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JP7624372B2 - Pixel array including evenly arranged phase detection pixels and image sensor including the same - Google Patents
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Description

本発明は、ピクセルアレイに関し、特に、カラーピクセルごとに均等に配置された位相検出ピクセルを含むピクセルアレイ及びそれを含むイメージセンサに関する。 The present invention relates to a pixel array, and more particularly to a pixel array including phase detection pixels evenly spaced for each color pixel, and an image sensor including the same.

イメージセンサは、受信した光信号をセンシングするピクセルアレイを含むものでもある。
イメージセンサが、オートフォーカシング機能を提供することに従い、ピクセルアレイが位相検出ピクセルを含み、位相検出ピクセルは、ピクセルアレイ内において、不連続であって不規則にも配置される。
高画質イメージの需要増大により、イメージセンサのピクセルは、高集積化が要求される。
イメージセンサ内のピクセルサイズが低減され、ピクセルアレイのパターンが不均一になるにつれ、ピクセル間クロストーク(cross-talk)が増大する問題が生じる。
The image sensor also includes an array of pixels that senses received light signals.
According to the image sensor providing an autofocusing function, the pixel array includes phase detection pixels, which are non-contiguous and irregularly arranged within the pixel array.
Due to the increasing demand for high quality images, the pixels of the image sensor are required to be highly integrated.
As pixel sizes in image sensors decrease and pixel array patterns become non-uniform, an increasing problem of inter-pixel cross-talk arises.

クロストークは、対象ピクセルに対し、隣接ピクセルで生じた信号が影響を与えることであり、対象ピクセルで生じた信号の分光特性を変化させ、色再現性を低下させることを意味する。
クロストークの発生により、イメージ画質が劣化してしまう。
従って、クロストークによる影響が除去されるか、あるいは最小化される必要がある。
Crosstalk refers to the influence of signals generated in adjacent pixels on a target pixel, which changes the spectral characteristics of the signal generated in the target pixel and reduces color reproducibility.
Crosstalk causes degradation of image quality.
Therefore, the effects of crosstalk need to be eliminated or minimized.

特開2017-118477号公報JP 2017-118477 A

本発明は上記従来のイメージセンサにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、位相検出ピクセルを均等に配置することにより、ピクセルのカラーチャネル別にノイズを最小化させるピクセルアレイ、及びそれを含むイメージセンサを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the problems with the conventional image sensors described above, and the object of the present invention is to provide a pixel array that minimizes noise for each color channel of a pixel by evenly arranging phase detection pixels, and an image sensor including the same.

上記目的を達成するためになされた本発明によるピクセルアレイは、複数のピクセルグループを含むピクセルアレイにおいて、前記複数のピクセルグループそれぞれは、2×2行列で配列された複数のカラーピクセルを含み、前記複数のカラーピクセルそれぞれは、(m)×(n)行列(m及びnは、2以上の自然数)で配列され、同じ波長帯域の光をセンシングする複数のサブピクセルを含み、前記複数のサブピクセルは、位相を検出する位相検出ピクセル及びイメージをセンシングするセンシングピクセルを含み、前記複数のカラーピクセルは、第1対角線方向に隣接して配置される第1カラーピクセル及び第2カラーピクセルを含み、前記第1カラーピクセルに含まれた第1位相検出ピクセルの前記第1カラーピクセル内での位置は、前記第2カラーピクセルに含まれた第2位相検出ピクセルの前記第2カラーピクセル内での位置と同一であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a pixel array according to the present invention includes a plurality of pixel groups, each of the plurality of pixel groups includes a plurality of color pixels arranged in a 2×2 matrix , each of the plurality of color pixels includes a plurality of sub-pixels arranged in an (m)×(n) matrix (m and n are natural numbers equal to or greater than 2) sensing light of the same wavelength band, the plurality of sub-pixels including a phase detection pixel that detects a phase and a sensing pixel that senses an image, the plurality of color pixels include a first color pixel and a second color pixel arranged adjacent to each other in a first diagonal direction, and a position of a first phase detection pixel included in the first color pixel within the first color pixel is the same as a position of a second phase detection pixel included in the second color pixel within the second color pixel .

上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、それぞれ同じ波長帯域の光をセンシングする複数のサブピクセルを含み、行列で配列された複数のカラーピクセルを含むピクセルアレイと、複数のカラムラインを介し、前記ピクセルアレイから受信されるセンシング信号を二進データに変換するように構成されたリードアウト回路と、複数のロウラインを介し、前記ピクセルアレイがロウごとに、前記センシング信号を出力するように制御するロウ選択信号を生成するように構成されたロウデコーダと、前記ロウデコーダ及び前記リードアウト回路を制御するように構成された制御ロジックと、を有し、前記複数のカラーピクセルそれぞれに含まれた前記複数のサブピクセルは、位相を検出する位相検出ピクセル及びイメージをセンシングするセンシングピクセルを含み、前記複数のカラーピクセルは、第1対角線方向に隣接して配置される第1カラーピクセル及び第2カラーピクセルを含み、前記第1カラーピクセルに含まれた第1位相検出ピクセルの前記第1カラーピクセル内での位置は、前記第2カラーピクセルに含まれた第2位相検出ピクセルの前記第2カラーピクセル内での位置と同一であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image sensor according to the present invention includes: a pixel array including a plurality of color pixels arranged in a matrix , each of which includes a plurality of sub-pixels sensing light of the same wavelength band ; a readout circuit configured to convert a sensing signal received from the pixel array via a plurality of column lines into binary data; a row decoder configured to generate a row selection signal for controlling the pixel array to output the sensing signal for each row via a plurality of row lines; and control logic configured to control the row decoder and the readout circuit, wherein the sub-pixels included in each of the plurality of color pixels include a phase detection pixel that detects a phase and a sensing pixel that senses an image, and the plurality of color pixels include a first color pixel and a second color pixel that are adjacently arranged in a first diagonal direction, and a position of a first phase detection pixel included in the first color pixel within the first color pixel is the same as a position of a second phase detection pixel included in the second color pixel within the second color pixel .

また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、それぞれ同じ波長帯域の光をセンシングする複数のサブピクセルを含み、行列で配列された複数のカラーピクセルを含み、前記複数のカラーピクセルそれぞれは、事前に定められた位置に配置される位相検出ピクセルを含むピクセルアレイと、複数のカラムラインを介し、前記ピクセルアレイから受信されるセンシング信号を二進データに変換するように構成されたリードアウト回路と、複数のロウラインを介し、前記ピクセルアレイがロウごとに、前記センシング信号を出力するように制御するロウ選択信号を生成するように構成されたロウデコーダと、前記ロウデコーダ及び前記リードアウト回路を制御し、モード信号に基づき、前記センシング信号の出力方式を変更するように構成された制御ロジックと、を有し、前記複数のカラーピクセルは、第1対角線方向に配置される第1カラーピクセル及び第2カラーピクセルを含み、前記第1カラーピクセルに含まれた第1位相検出ピクセルの前記第1カラーピクセル内での位置は、前記第2カラーピクセルに含まれた第2位相検出ピクセルの前記第2カラーピクセル内での位置と同一であることを特徴とする。

In order to achieve the above object, an image sensor according to the present invention includes a plurality of color pixels arranged in a matrix , each of the color pixels including a plurality of sub-pixels sensing light of the same wavelength band , and each of the color pixels includes a phase detection pixel arranged at a predetermined position, a readout circuit configured to convert a sensing signal received from the pixel array via a plurality of column lines into binary data, a row decoder configured to generate a row selection signal for controlling the pixel array to output the sensing signal for each row via a plurality of row lines, and a control logic configured to control the row decoder and the readout circuit and to change an output method of the sensing signal based on a mode signal , wherein the plurality of color pixels include a first color pixel and a second color pixel arranged in a first diagonal direction, and a position of a first phase detection pixel included in the first color pixel within the first color pixel is the same as a position of a second phase detection pixel included in the second color pixel within the second color pixel .

本発明に係るピクセルアレイ及びイメージセンサによれば、位相検出ピクセルは、カラーチャネルごとに、所定の個数で特定位置に配置されることにより、クロストーク誘発量は、カラーチャネルごとに実質的に同一になり、一定クロストークは、別途の補正なしに、容易に除去され、また、位相検出ピクセルPが、カラーチャネルごとに、特定位置に均一に配置されることにより、カラーチャネルに含まれる位相検出ピクセルの数は、最小化され、センシング信号の信号対ノイズ比(SNR)を向上させることができる。 According to the pixel array and image sensor of the present invention, a predetermined number of phase detection pixels are arranged at specific positions for each color channel, so that the amount of crosstalk induction is substantially the same for each color channel, and constant crosstalk is easily removed without separate correction. In addition, the phase detection pixels P are uniformly arranged at specific positions for each color channel, so that the number of phase detection pixels included in the color channels is minimized, and the signal-to-noise ratio (SNR) of the sensing signal can be improved.

本発明の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image sensor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるピクセルアレイを説明するための図である。1 is a diagram illustrating a pixel array according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態によるピクセルグループを説明するための図である。1 is a diagram illustrating a pixel group according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態によるピクセルグループを説明するための図である。1 is a diagram illustrating a pixel group according to an embodiment of the present invention; サブピクセルを含むカラーピクセルのデータ値について説明するための図である。11A and 11B are diagrams for explaining data values of color pixels including sub-pixels. 本発明の実施形態による位相検出ピクセル対を概略的に示す垂直断面図である。2 is a vertical cross-sectional view illustrating a schematic diagram of a phase detection pixel pair according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態による位相検出ピクセル対を概略的に示す垂直断面図である。2 is a vertical cross-sectional view illustrating a schematic diagram of a phase detection pixel pair according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態による位相検出ピクセル対を概略的に示す垂直断面図である。2 is a vertical cross-sectional view illustrating a schematic diagram of a phase detection pixel pair according to an embodiment of the present invention; 図5Bのデュアルフォトダイオードの平面図である。FIG. 5C is a plan view of the dual photodiode of FIG. 5B. 図5Bのデュアルフォトダイオードの平面図である。FIG. 5C is a plan view of the dual photodiode of FIG. 5B. 図5Bのデュアルフォトダイオードの平面図である。FIG. 5C is a plan view of the dual photodiode of FIG. 5B. 図6AのA-A’線に沿った切断した垂直断面図である。This is a vertical cross-sectional view taken along line A-A' in Figure 6A. カラーピクセルごとに均一に配置されていない位相検出ピクセルについて説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining phase detection pixels that are not uniformly arranged for each color pixel. 本発明の実施形態によるカラーピクセルごとに均一に配置された位相検出ピクセルについて説明するための図である。10A and 10B are diagrams illustrating phase detection pixels uniformly arranged for each color pixel according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるカラーピクセルごとに均一に配置された位相検出ピクセルについて説明するための図である。10A and 10B are diagrams illustrating phase detection pixels uniformly arranged for each color pixel according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による、均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図である。1A-1C show various examples of uniformly spaced phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による、均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図面である。4A-4C are diagrams illustrating various examples of uniformly arranged phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による、均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図面である。4A-4C are diagrams illustrating various examples of uniformly arranged phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による、均一に配置される位相検出ピクセルの多様な実施例を示す図面である。4A-4C are diagrams illustrating various examples of uniformly arranged phase detection pixels according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による、モードごとに異なるデータ出力を説明するための図である。11A to 11C are diagrams illustrating different data outputs for different modes according to an embodiment of the present invention. ピクセルの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a pixel. 本発明の実施形態によるセンシング信号の合算を行うピクセルの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a pixel that performs summation of sensing signals according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるセンシング信号の合算を行うピクセルの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a pixel that performs summation of sensing signals according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるイメージセンサが適用されるマルチカメラモジュールを含む電子装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic device including a multi-camera module to which an image sensor according to an embodiment of the present invention is applied; 図13のマルチカメラモジュールの詳細構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a detailed configuration of the multi-camera module of FIG. 13. 本発明の実施形態による電子装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による電子装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention.

次に、本発明に係るピクセルアレイ及びイメージセンサを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。 Next, specific examples of embodiments for implementing the pixel array and image sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態によるイメージセンサ100の概略構成を示すブロック図である。
イメージセンサ100は、イメージセンシング機能又は光センシング機能を有する電子機器にも搭載される。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image sensor 100 according to an embodiment of the present invention.
The image sensor 100 is also installed in an electronic device having an image sensing function or a light sensing function.

例えば、イメージセンサ100は、カメラ、スマートフォン、ウェアラブル機器、事物インターネット(internet of things:IoT)機器、家電機器、タブレットPC(personal computer)、PDA(personal digital assistant)、PMP(portable multimedia player)、ナビゲーション(navigation)、ドローン(drone)、先進運転支援システム(advanced driver-assistance system:ADAS)のような電子機器にも搭載される。
また、イメージセンサ100は、車両、家具、製造設備、ドア、各種計測機器などに、部品として具備される電子機器にも搭載される。
For example, the image sensor 100 may be installed in electronic devices such as cameras, smartphones, wearable devices, Internet of Things (IoT) devices, home appliances, tablet PCs (personal computers), PDAs (personal digital assistants), PMPs (portable multimedia players), navigation devices, drones, and advanced driver-assistance systems (ADAS).
The image sensor 100 is also mounted on electronic devices provided as components in vehicles, furniture, manufacturing equipment, doors, various measuring instruments, and the like.

イメージセンサ100は、レンズLS、ピクセルアレイ110、ロウ(row)デコーダ120、制御ロジック130、ランプ生成器140、及びリードアウト回路150を含む。
図1には示していないが、イメージセンサ100は、クロック信号生成器、信号処理器、カラム(column)デコーダ及び/又はメモリをさらに含み得ることを理解されなければならない。
The image sensor 100 includes a lens LS, a pixel array 110, a row decoder 120, control logic 130, a ramp generator 140, and a readout circuit 150.
Although not shown in FIG. 1, it should be understood that the image sensor 100 may further include a clock signal generator, a signal processor, a column decoder, and/or a memory.

イメージセンサ100は、光学装置を介して入射された客体(OBJECT)の光学的信号を電気的信号に変換し、電気的信号を基に、イメージデータ(IDAT)を生成する。
光学装置は、鏡及びレンズLSを含む光学的集光装置である。
例えば、イメージセンサ100は、光の分散や屈折のような光学的特性を利用し、客体(OBJECT)によって反射された光の多様な経路を集光したり、光の移動経路を変更したりすることができる光学装置を利用することができる。
本発明においては、説明の便宜のために、レンズLSが利用されるように仮定されているが、前述のように、多様な光学装置を利用し、本発明の技術的思想が具現され得るということが理解される。
The image sensor 100 converts an optical signal of an object incident through an optical device into an electrical signal, and generates image data (IDAT) based on the electrical signal.
The optical system is an optical focusing system including mirrors and lenses LS.
For example, the image sensor 100 may use an optical device that can collect various paths of light reflected by an object or change the path of travel of the light by using optical properties such as dispersion and refraction of light.
In the present invention, for convenience of explanation, it is assumed that a lens LS is used, but as described above, it will be understood that the technical concept of the present invention can be embodied using various optical devices.

ピクセルアレイ110は、光学信号を電気的信号に変換するCIS(complementary metal oxide semiconductor image sensor)である。
レンズLSを透過した光学信号は、ピクセルアレイ110の受光面に達し、被写体の像を結像させる。
そのようなピクセルアレイ110は、制御ロジック130の制御により、光学信号の感度などを調節することができる。
ピクセルアレイ110は、マトリックス状に配列された複数のピクセルに信号を伝達する複数のロウラインRLs、及び複数のカラムラインCLsと接続される。
The pixel array 110 is a complementary metal oxide semiconductor image sensor (CIS) that converts optical signals into electrical signals.
The optical signal transmitted through the lens LS reaches the light receiving surface of the pixel array 110 and forms an image of the subject.
Such a pixel array 110 can adjust the sensitivity of optical signals, etc., under the control of the control logic 130.
The pixel array 110 is connected to a plurality of row lines RLs and a plurality of column lines CLs that transmit signals to a plurality of pixels arranged in a matrix.

例えば、複数のロウラインRLsそれぞれは、ピクセルに含まれたトランジスタそれぞれに、ロウデコーダ120から出力される制御信号を伝送し、複数のカラムラインCLsそれぞれは、ピクセルアレイ110のカラム単位で、ピクセルのピクセル信号をリードアウト回路150に伝送する。
複数のカラムラインCLsそれぞれは、カラム方向に延長され、同一カラムに配置されたピクセルと、リードアウト回路150とを互いに接続する。
ピクセルアレイ110の複数のピクセルそれぞれは、少なくとも1つの光電変換素子及びトランジスタを含む。
For example, each of the row lines RLs transmits a control signal output from the row decoder 120 to each of the transistors included in the pixel, and each of the column lines CLs transmits pixel signals of the pixels to the readout circuit 150 on a column basis in the pixel array 110.
Each of the column lines CLs extends in the column direction and connects pixels arranged in the same column to the readout circuit 150 .
Each of the plurality of pixels in the pixel array 110 includes at least one photoelectric conversion element and a transistor.

例えば、ピクセルアレイ110は、CCD(charge coupled device)又はCMOS(complementary metal oxide semiconductor)のような光電変換素子(又は、光感知素子)として具現され、それら以外にも、多様な種類の光電変換素子としても具現され得る。
一実施形態によれば、光電変換素子は、光を感知し、感知された光を光電荷に変換する。
例えば、光電変換素子は、無機フォトダイオード、有機フォトダイオード、ペロブスカイトフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトゲート、又はピンドフォトダイオード(pinned photodiode)のように、有機物質又は無機物質によって構成される光感知素子でもある。
一実施形態において、トランジスタは、光電変換素子に保存された電荷を伝送させるか、電源電圧にリセットさせるか、あるいは電荷を電気的信号に変換する。
For example, the pixel array 110 may be implemented as a photoelectric conversion element (or a light sensing element) such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), but may also be implemented as various other types of photoelectric conversion elements.
According to one embodiment, the photoelectric conversion element senses light and converts the sensed light into photo-charges.
For example, the photoelectric conversion element may be a light sensing element made of an organic or inorganic material, such as an inorganic photodiode, an organic photodiode, a perovskite photodiode, a phototransistor, a photogate, or a pinned photodiode.
In one embodiment, the transistor transfers the charge stored in the photoelectric conversion element, resets it to a power supply voltage, or converts the charge into an electrical signal.

複数のピクセルそれぞれの上部には、マイクロレンズ及びカラーフィルタが積層され、複数のピクセルの複数のカラーフィルタが、カラーフィルタアレイを構成する。
カラーフィルタは、マイクロレンズを介して入射される光の内、特定色相の光、言い替えれば、特定色相領域の波長を透過させる。
ピクセルに具備されるカラーフィルタにより、ピクセルが感知することができる色相が決定される。
しかし、それに制限されるものではなく、一実施形態において、ピクセルに具備される光電変換素子は、印加される電気信号のレベル、例えば、電圧レベルにより、色相領域の波長に該当する光を電気的信号に変換することができ、それにより、光電変換素子に印加される電気信号のレベルにより、ピクセルが感知することができる色相が決定することもできる。
A microlens and a color filter are laminated on top of each of the pixels, and the color filters of the pixels form a color filter array.
The color filter transmits light of a specific hue, in other words, wavelengths in a specific hue range, among the light incident via the microlens.
The color filter attached to a pixel determines the hues that the pixel can sense.
However, without being limited thereto, in one embodiment, the photoelectric conversion element provided in the pixel can convert light corresponding to a wavelength in the color range into an electrical signal depending on the level of the electrical signal applied thereto, e.g., a voltage level, and thus the color that the pixel can sense can be determined depending on the level of the electrical signal applied to the photoelectric conversion element.

一実施形態において、ピクセルアレイ110の複数のピクセルそれぞれは、マイクロレンズ、及びマイクロレンズの下に並んで配置された少なくとも1以上の光電変換素子を含む。
例えば、複数のピクセルそれぞれは、並んで配置された、少なくとも1つの第1光電変換素子、及び少なくとも1つの第2光電変換素子を含む。
ピクセルは、第1光電変換素子から生成される第1イメージ信号、又は第2光電変換素子から生成される第2イメージ信号を出力する。
また、ピクセルは、第1光電変換素子及び第2光電変換素子から生成される合算イメージ信号を出力する。
In one embodiment, each of the pixels of the pixel array 110 includes a microlens and at least one photoelectric conversion element disposed side-by-side under the microlens.
For example, each of the plurality of pixels includes at least one first photoelectric conversion element and at least one second photoelectric conversion element arranged side by side.
The pixel outputs a first image signal generated from the first photoelectric conversion element or a second image signal generated from the second photoelectric conversion element.
The pixel also outputs a sum image signal generated from the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element.

複数のピクセルは、カラーピクセル、例えば、レッド(red)ピクセル、グリーン(green)ピクセル、及びブルー(blue)ピクセルを含む。
カラーピクセルは、互いに異なるカラーフィルタを通過した光に基づき、当該カラー情報を含むイメージ信号を生成する。
本発明においては、互いに異なるカラー情報を生成するカラーフィルタ、又は互いに異なるカラー情報を含むイメージ信号を生成するカラーピクセルそれぞれ、又はカラーピクセルの集合を、カラーチャネルと称する。
例えば、レッドチャネルは、レッドフィルタそれ自体、又はレッドフィルタを通過した光を処理するピクセルであるレッドピクセルを称し、ブルーチャネルは、ブルーフィルタそれ自体、又はブルーフィルタを通過した光を処理するピクセルであるブルーピクセルを称し、グリーンチャネルは、グリーンフィルタそれ自体、又はグリーンフィルタを通過した光を処理するピクセルであるグリーンピクセルを称する。
本発明においては、レッド、グリーン、ブルーのカラーを例示したが、複数のピクセルは、他の色構成に組み合わされたピクセル、例えば、イエロー(yellow)ピクセル、シアン(cyan)ピクセル及びホワイトピクセルを含んでもよい。
The plurality of pixels includes color pixels, for example, a red pixel, a green pixel, and a blue pixel.
The color pixels generate image signals containing color information based on light passing through different color filters.
In the present invention, each color filter that produces different color information, or each color pixel or collection of color pixels that produces an image signal containing different color information, is referred to as a color channel.
For example, the red channel refers to the red filter itself or a red pixel which is a pixel that processes light that has passed through a red filter, the blue channel refers to the blue filter itself or a blue pixel which is a pixel that processes light that has passed through a blue filter, and the green channel refers to the green filter itself or a green pixel which is a pixel that processes light that has passed through a green filter.
Although the present invention has been exemplified by red, green, and blue colors, the plurality of pixels may include pixels combined in other color configurations, for example, yellow pixels, cyan pixels, and white pixels.

レッドピクセルは、可視光領域の内、レッド領域の波長に応答し、レッドカラー信号に相応するイメージ信号(又は、電荷)を生成する。
グリーンピクセルは、可視光領域の内、グリーン領域の波長に応答し、グリーンカラー信号に相応するイメージ信号(又は、電荷)を生成する。
ブルーピクセルは、可視光領域の内、ブルー領域の波長に応答し、ブルーカラー信号に相応するイメージ信号(又は、電荷)を生成する。
しかし、それらに限定されるものではなく、複数のピクセルは、ホワイトピクセルをさらに含んでもよい。
他の例として、複数のピクセルは、シアンピクセル、イエローピクセル、マゼンタ(magenta)ピクセル又はホワイトピクセルを含んでもよい。
The red pixel responds to wavelengths in the red region of the visible light range and generates an image signal (or charge) corresponding to a red color signal.
The green pixel responds to wavelengths in the green region of the visible light region and generates an image signal (or charge) corresponding to a green color signal.
The blue pixel responds to wavelengths in the blue region of the visible light range and generates an image signal (or charge) corresponding to a blue color signal.
However, without being limited thereto, the plurality of pixels may further include a white pixel.
As another example, the plurality of pixels may include cyan pixels, yellow pixels, magenta pixels, or white pixels.

ロウデコーダ120は、制御ロジック130の制御(例えば、ロウ制御信号(CTR_X))下、ピクセルアレイ110を駆動するための制御信号を生成し、複数のロウラインRLsを介し、ピクセルアレイ110の複数ピクセルを、ロウごとに駆動させる。
複数のロウラインRLsそれぞれは、ロウ方向に延長され、同一ロウに配置されたピクセルに接続される。
The row decoder 120, under the control of the control logic 130 (e.g., a row control signal (CTR_X)), generates control signals for driving the pixel array 110, and drives multiple pixels of the pixel array 110 row by row via multiple row lines RLs.
Each of the row lines RLs extends in the row direction and is connected to pixels arranged in the same row.

一実施形態において、ロウデコーダ120は、ピクセルアレイ110の複数ピクセルが、同時に又はロウ単位に入射される光を感知するように、ピクセルを制御する。
また、ロウデコーダ120は、複数のピクセルをロウ単位でピクセル選択し、選択されたピクセル(例えば、1ロウのピクセル)にリセット信号を提供し、ピクセルをリセットさせ、選択されたピクセルが生成するセンシング電圧が、複数のカラムラインCLsを介して出力されるように制御する。
In one embodiment, the row decoder 120 controls the pixels in the pixel array 110 so that multiple pixels sense incident light simultaneously or row by row.
In addition, the row decoder 120 selects a plurality of pixels on a row basis, provides a reset signal to the selected pixels (e.g., pixels in one row) to reset the pixels, and controls the sensing voltages generated by the selected pixels to be output via a plurality of column lines CLs.

制御ロジック130は、ロウデコーダ120、ランプ生成器140、及びリードアウト回路150のタイミングを制御する制御信号を提供する。
例えば、制御ロジック130は、ロウデコーダ120に、ロウ制御信号(CTR_X)を提供し、ロウデコーダ120は、ロウ制御信号(CTR_X)に基づき、ロウラインRLsを介し、ピクセルアレイ110を、ロウごとにセンシングさせる。
例えば、制御ロジック130は、ランプ生成器140に、ランプ信号を制御するランプ制御信号(CTR_R)を提供し、ランプ生成器140は、ランプ制御信号(CTR_R)に基づき、リードアウト回路150の動作のためのランプ信号RMPを生成する。
例えば、制御ロジック130は、リードアウト回路150に、カラム制御信号(CTR_Y)を提供し、リードアウト回路150は、カラム制御信号(CTR_Y)に基づき、カラムラインCLsを介し、ピクセルアレイ110からのピクセル信号を受信して処理する。
Control logic 130 provides control signals that control the timing of row decoder 120 , ramp generator 140 , and readout circuit 150 .
For example, the control logic 130 provides a row control signal (CTR_X) to the row decoder 120, and the row decoder 120 senses the pixel array 110 row by row via the row lines RLs based on the row control signal (CTR_X).
For example, the control logic 130 provides a ramp control signal (CTR_R) to the ramp generator 140 to control the ramp signal, and the ramp generator 140 generates a ramp signal RMP for operation of the readout circuit 150 based on the ramp control signal (CTR_R).
For example, the control logic 130 provides a column control signal (CTR_Y) to the readout circuit 150, which receives and processes pixel signals from the pixel array 110 via the column lines CLs based on the column control signal (CTR_Y).

本発明の実施形態によれば、制御ロジック130は、モード信号MDに基づき、イメージセンサ100を全般的に制御する。
例えば、制御ロジック130は、アプリケーションプロセッサから、高解像度センシング又は低解像度センシングを指示するモード信号MDを受信し、ピクセルアレイ110の複数ピクセルそれぞれが、独立したピクセル信号を出力するように、ロウ制御信号(CTR_X)、カラム制御信号(CTR_Y)及びランプ制御信号(CTR_R)を制御し、ピクセルアレイ110は、ロウ制御信号(CTR_X)及びカラム制御信号(CTR_Y)に基づき、複数のピクセルそれぞれを出力し、リードアウト回路150は、ランプ信号RMPに基づき、ピクセル信号をサンプリングして処理する。
例えば、アプリケーションプロセッサは、撮像環境の照度、ユーザの解像度設定、センシングしたり学習したりした状態のような多様なシナリオにより、イメージセンサ100の撮像モードを決定した結果を、モード信号MDとして提供する。
According to an embodiment of the present invention, the control logic 130 generally controls the image sensor 100 based on the mode signal MD.
For example, the control logic 130 receives a mode signal MD instructing high-resolution sensing or low-resolution sensing from the application processor, and controls the row control signal (CTR_X), column control signal (CTR_Y), and ramp control signal (CTR_R) so that each of the multiple pixels of the pixel array 110 outputs an independent pixel signal, the pixel array 110 outputs each of the multiple pixels based on the row control signal (CTR_X) and column control signal (CTR_Y), and the readout circuit 150 samples and processes the pixel signal based on the ramp signal RMP.
For example, the application processor determines the imaging mode of the image sensor 100 based on various scenarios such as the illuminance of the imaging environment, the user's resolution setting, and the sensing or learning state, and provides the result as a mode signal MD.

制御ロジック130は、ロジック回路を含むハードウェアのような処理回路のように具現されるか、あるいは圧縮動作を実行するソフトウェアを実行するプロセッサのように、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとしても具現される。
特に、制御ロジック130は、イメージセンサ100に含まれた中央処理装置(CPU)、算術演算及び論理演算、ビットシフトなどを行う、ALU(arithmetic logic unit)、DSP(digital signal processor)、マイクロプロセッサ(microprocessor)、ASIC(application specific integrated circuit)、コントロールロジック(control logic)などとしても具現されるが、それらに制限されるものではなく、人工神経網などを補助したり、人工神経網それ自体を利用したアクセラレータ、NPU(neural processing unit)などをさらに利用したりすることもできる。
The control logic 130 may be embodied as a processing circuit, such as hardware including logic circuits, or as a combination of hardware and software, such as a processor executing software that performs the compression operations.
In particular, the control logic 130 may be implemented as a central processing unit (CPU) included in the image sensor 100, an arithmetic logic unit (ALU) performing arithmetic and logical operations, bit shifting, etc., a digital signal processor (DSP), a microprocessor, an application specific integrated circuit (ASIC), control logic, etc., but is not limited thereto. For example, the control logic 130 may further include an accelerator that supports an artificial neural network, etc., or uses the artificial neural network itself, such as an NPU (neural processing unit).

ランプ生成器140は、所定の傾度を有して、漸進的に増大又は低減するランプ信号RMPを生成し、ランプ信号RMPをリードアウト回路150に提供する。
リードアウト回路150は、ピクセルアレイ110から出力されたピクセル信号を、カラムラインCLsを介して受信し、ピクセル信号を処理し、イメージデータIDATとして出力する。
リードアウト回路150は、相関二重サンプリング(correlated double sampling:CDS)回路151、アナログ・デジタルコンバーティング(ADC)回路153、及びバッファ155を含み得る。
The ramp generator 140 generates a ramp signal RMP that gradually increases or decreases with a predetermined gradient, and provides the ramp signal RMP to a readout circuit 150 .
The readout circuit 150 receives pixel signals output from the pixel array 110 via column lines CLs, processes the pixel signals, and outputs them as image data IDAT.
The readout circuitry 150 may include a correlated double sampling (CDS) circuitry 151 , an analog-to-digital converting (ADC) circuitry 153 , and a buffer 155 .

相関二重サンプリング回路151は、複数の比較器を含み、複数のカラムラインCLsを介し、ピクセルアレイ110から受信したピクセル信号を、ランプ生成器140からのランプ信号RMPと比較する。
比較器は、受信したピクセル信号を、バッファリングされたランプ信号RMPと比較し、その比較結果を、ロジックロー、又はロジックハイとして出力する。
例えば、比較器は、ランプ信号RMPのレベルと、ピクセル信号のレベルとが同一であるとき、第1レベル(例えば、ロジックハイ)から第2レベル(例えば、ロジックロー)に遷移する比較信号を出力し、比較信号のレベルが遷移される時点は、ピクセル信号のレベルによって決定される。
The correlated double sampling circuit 151 includes a number of comparators and compares pixel signals received from the pixel array 110 via a number of column lines CLs with the ramp signal RMP from the ramp generator 140 .
The comparator compares the received pixel signal with the buffered ramp signal RMP and outputs the comparison result as a logic low or logic high.
For example, when the level of the ramp signal RMP is the same as the level of the pixel signal, the comparator outputs a comparison signal that transitions from a first level (e.g., logic high) to a second level (e.g., logic low), and the point in time at which the level of the comparison signal transitions is determined by the level of the pixel signal.

複数のピクセルから出力される複数のピクセル信号は、各ピクセルごとに有する固有の特性(例えば、FPN(fixed pattern noise)など)による偏差、及び/又はピクセルからピクセル信号を出力するためのロジック(例えば、ピクセル内において、光電変換素子に保存された電荷を出力するためのトランジスタ)の特性差に起因した偏差を有する。
そのように、複数のカラムラインCLsを介して出力される複数のピクセル信号間の偏差を補償するために、ピクセル信号につき、リセット電圧(又は、リセット成分)及びセンシング電圧(又は、センシング成分)を求め、その差(例えば、電圧差)を有効な信号成分として抽出することを相関二重サンプリング(CDS)と言う。
比較器は、相関二重サンプリング(CDS)技法が適用された比較結果(例えば、比較出力)を出力する。
結果として、相関二重サンプリング回路151は、相関二重サンプリング(CDS)技法が適用される比較結果を生成する。
The multiple pixel signals output from the multiple pixels have deviations due to characteristics unique to each pixel (e.g., fixed pattern noise (FPN) and the like) and/or deviations due to differences in characteristics of logic for outputting pixel signals from the pixels (e.g., a transistor for outputting charges stored in a photoelectric conversion element within a pixel).
In this way, in order to compensate for the deviation between multiple pixel signals output through multiple column lines CLs, a reset voltage (or reset component) and a sensing voltage (or sensing component) are obtained for each pixel signal, and the difference (e.g., voltage difference) is extracted as a valid signal component. This is called correlated double sampling (CDS).
The comparator outputs a comparison result (eg, a comparison output) to which a correlated double sampling (CDS) technique is applied.
As a result, the correlated double sampling circuit 151 generates a comparison result to which the correlated double sampling (CDS) technique is applied.

アナログ・デジタルコンバーティング回路153は、相関二重サンプリング回路151の比較結果をデジタルデータに変換することにより、複数のピクセルに対応するピクセル値を、ロウ単位で生成して出力する。
アナログ・デジタルコンバーティング回路153は、複数のカウンタを含む。
複数のカウンタは、複数の比較器それぞれの出力に接続され、比較器から出力される比較結果をカウンティングする。
カウンタは、リセット信号をセンシングするリセット変換区間、及びセンシング信号をセンシングするイメージ変換区間において、カウンティングクロックを基に、比較器から出力されるロジックハイ又はロジックローの比較結果をカウンティングし、カウンティング結果によるデジタルデータ(例えば、ピクセル値)を出力する。
The analog-to-digital converting circuit 153 converts the comparison result of the correlated double sampling circuit 151 into digital data, thereby generating and outputting pixel values corresponding to a plurality of pixels on a row-by-row basis.
The analog-to-digital converting circuit 153 includes a plurality of counters.
The plurality of counters are connected to the outputs of the plurality of comparators, respectively, and count the comparison results output from the comparators.
The counter counts the comparison results of logic high or logic low output from the comparator based on a counting clock during a reset conversion period in which a reset signal is sensed and during an image conversion period in which a sensing signal is sensed, and outputs digital data (e.g., a pixel value) based on the counting result.

カウンタは、ラッチ回路及び演算回路を含む。
ラッチ回路は、比較器から受信した比較信号のレベルが遷移する時点において、カウンティングクロック信号として受信したコード値をラッチする。
ラッチ回路は、リセット信号に対応するコード値、例えば、リセット値、及びイメージ信号に対応するコード値、例えば、イメージ信号値それぞれをラッチする。
演算回路は、リセット値とイメージ信号値とを演算し、ピクセルのリセットレベルが除去されたイメージ信号値を生成する。
カウンタは、リセットレベルが除去されたイメージ信号値を、ピクセル値として出力する。
しかし、それに制限されるものではなく、カウンタは、カウンティングクロック信号を基に、カウント値が順次に増大するアップカウンタ及び演算回路、アップ/ダウンカウンタ、又はビットワイズインバージョンカウンタ(bit-wise inversion counter)としても具現される。
The counter includes a latch circuit and an arithmetic circuit.
The latch circuit latches the code value received as the counting clock signal at the point in time when the level of the comparison signal received from the comparator transitions.
The latch circuitry latches a code value corresponding to the reset signal, for example a reset value, and a code value corresponding to the image signal, for example an image signal value, respectively.
The arithmetic circuit performs an operation on the reset value and the image signal value to generate an image signal value from which the reset level of the pixel has been removed.
The counter outputs the image signal value with the reset level removed as the pixel value.
However, the present invention is not limited thereto, and the counter may be realized as an up counter and an arithmetic circuit in which the count value is sequentially increased based on a counting clock signal, an up/down counter, or a bit-wise inversion counter.

バッファ155は、アナログ・デジタルコンバーティング回路153から出力されるピクセル値をそれぞれ保存する。
バッファ155は、各ロウごとのデジタルデータ(例えば、ピクセル値)を保存する。
一実施形態において、バッファ155は、カウンタから出力される複数のデジタルデータを臨時保存した後、増幅して出力する。
すなわち、バッファ155は、出力バッファである。
バッファ155は、複数のカウンタそれぞれから出力されるデジタルデータを臨時保存した後、順次に又は選択的にセンスアンプ(図示せず)に出力し、センスアンプは、受信したデジタルデータを増幅して出力する。
バッファ155は、制御ロジック130の制御によってカラムを選択するカラムデコーダ(図示せず)のカラム制御信号(CTR_Y)に基づき、増幅されたイメージデータIDATを外部に出力する。
バッファ155は、SRAM(static random access memory)、ラッチ、フリップフロップ(flipflop)、又はそれらの結合によっても具現されるが、それらに限定されるのではない。
一実施形態において、バッファ155は、メモリとして、アナログ・デジタルコンバーティング回路153内部に含まれ得る。
The buffer 155 stores each pixel value output from the analog-to-digital converting circuit 153 .
A buffer 155 stores the digital data (eg, pixel values) for each row.
In one embodiment, the buffer 155 temporarily stores a plurality of digital data output from the counter, amplifies the data, and outputs the data.
That is, the buffer 155 is an output buffer.
The buffer 155 temporarily stores the digital data output from each of the counters, and then sequentially or selectively outputs the digital data to a sense amplifier (not shown), which amplifies and outputs the received digital data.
The buffer 155 outputs the amplified image data IDAT to the outside based on a column control signal (CTR_Y) of a column decoder (not shown) that selects a column under the control of the control logic 130 .
The buffer 155 may be implemented by, but is not limited to, a static random access memory (SRAM), a latch, a flip-flop, or a combination thereof.
In one embodiment, buffer 155 may be included within analog-to-digital converting circuitry 153 as a memory.

一実施形態において、イメージセンサ100は、自動焦点検出(auto focusing:AF)機能を支援し、自動焦点検出のために、位相差AF技術が利用される。
位相差AFは、イメージセンサ100に結ばれた像の位相のディスパリティ(disparity)を感知し、フォーカスを調整する方式である。
位相差AFは、前ピンと後ピンとの場合、いずれも位相差が大きくなる特性がある。
位相差AFは、感知された位相差を介し、位相差値だけではなく、ピンの方向情報を知ることができるので、フォーカスレンズを1回だけ動かし、フォーカシングが可能であるという長所がある。
例えば、イメージセンサ100は、位相差と、ピンの方向情報とによるレンズの移動値を事前に計算しておき、それを参照し、フォーカスレンズを1回駆動し、フォーカシングを行う。
従って、位相差AFを利用したイメージセンサ100は、電子ビューファインダの揺れなしに、迅速なフォーカシングが可能である。
In one embodiment, the image sensor 100 supports an auto focusing (AF) function, and a phase difference AF technique is used for the auto focusing.
Phase difference AF is a method of adjusting focus by detecting disparity in the phase of an image formed on the image sensor 100 .
Phase difference AF has the characteristic that the phase difference becomes large in both the front focus and rear focus cases.
Phase-difference AF has an advantage in that focusing is possible by moving the focus lens only once since it is possible to know not only the phase difference value but also the pin direction information through the detected phase difference.
For example, the image sensor 100 calculates in advance a lens movement value based on the phase difference and the pin direction information, and drives the focus lens once with reference to the calculated value to perform focusing.
Therefore, the image sensor 100 using the phase difference AF allows for quick focusing without shaking of the electronic viewfinder.

位相差AFを利用するために、ピクセルアレイ110に、位相検出ピクセルをどのように配置するかということが問題になる。
ピクセルアレイ110に過度に多くの位相検出ピクセルを配置すれば、センシングピクセルの個数が減り、解像度劣化が誘発され、過度に少ない位相検出ピクセルを配置すれば、正確な位相差検出が不可能である。
また、イメージセンサ100は、ライブビューモード、静止イメージモード、動画モード、プレビューモード、高解像度キャプチャモードのような多様な撮像モードを支援するが、そのような多様な撮像モードで、イメージ生成のためのセンシングピクセルの位置が異なり得るが、位相検出ピクセルの配置により、各モードにおける撮像性能が異なり得る。
従って、イメージセンサ100の撮像性能を最大化させることができる位相検出ピクセル配置技術が要求される。
In order to utilize phase-difference AF, the question arises as to how to arrange phase detection pixels in the pixel array 110 .
If too many phase detection pixels are arranged in the pixel array 110, the number of sensing pixels is reduced, causing degradation of resolution, and if too few phase detection pixels are arranged, accurate phase difference detection is impossible.
In addition, the image sensor 100 supports various imaging modes such as a live view mode, a still image mode, a video mode, a preview mode, and a high-resolution capture mode. In such various imaging modes, the positions of the sensing pixels for image generation may differ, and the imaging performance in each mode may differ depending on the arrangement of the phase detection pixels.
Therefore, there is a need for a phase detection pixel placement technique that can maximize the imaging performance of the image sensor 100.

図2は、本発明の実施形態によるピクセルアレイ110を説明するための図である。
図2を参照すると、ピクセルアレイ110は、反復的に配置された複数のピクセルグループPGを含む。
ピクセルグループPGは、レッドチャネル、グリーンチャネル、及びブルーチャネルを含み、レッドピクセル、グリーンピクセル、及び/又はブルーピクセルの組み合わせにより、客体OBJECT(図1)を再現することができる1つの色相表現単位である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel array 110 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 2, the pixel array 110 includes a number of pixel groups PG arranged in a repetitive manner.
The pixel group PG includes a red channel, a green channel, and a blue channel, and is a color expression unit that can reproduce an object OBJECT (FIG. 1) by a combination of red pixels, green pixels, and/or blue pixels.

一実施形態において、1つのピクセルグループPGは、レッドカラー、グリーンカラー、ブルーカラーを含むベイヤー(Bayer)パターンのカラーピクセルを含むものでもある。
各カラーピクセルは、3×3行列に配列された9個のサブピクセルを含み、それぞれのサブピクセルは、同一カラーフィルタを通過した光を受光する。
それぞれが3×3行列に配列された9個のレッドサブピクセルR、9個のグリーンサブピクセルGr、9個のブルーサブピクセルB、及び9個のグリーンサブピクセルGb(以下、グリーンピクセルGrは、第1グリーンピクセルであり、グリーンピクセルGbは、第2グリーンピクセルとする)からなるピクセルグループPGは、ノナセル(nona cell)とも称される。
本発明においては、説明の便宜のために、3×3行列に配列された9個のサブピクセル(すなわち、ノナセル)を例示しているが、本発明の技術的思想は、それに制限されるものではなく、多様な個数の組み合わせ(例えば、M×N個であり、M及びNは、自然数である)でもって、ピクセルグループPGが構成され得るということが理解されなければならない。
In one embodiment, one pixel group PG also includes Bayer pattern color pixels including red, green and blue colors.
Each color pixel includes nine sub-pixels arranged in a 3×3 matrix, and each sub-pixel receives light that has passed through the same color filter.
A pixel group PG consisting of nine red sub-pixels R, nine green sub-pixels Gr, nine blue sub-pixels B, and nine green sub-pixels Gb (hereinafter, the green pixels Gr are referred to as the first green pixels, and the green pixels Gb are referred to as the second green pixels), each of which is arranged in a 3×3 matrix, is also referred to as a nona cell.
In the present invention, for convenience of explanation, nine sub-pixels (i.e., nona cells) arranged in a 3 x 3 matrix are illustrated as an example, but the technical idea of the present invention is not limited thereto, and it should be understood that the pixel group PG can be configured with a combination of various numbers (e.g., M x N, where M and N are natural numbers).

ピクセルグループPGは、カラーピクセルに含まれた複数のサブピクセルの内の一つとして、位相検出ピクセルPを含む。
本発明の実施形態によれば、位相検出ピクセルPは、カラーチャネル(又は、カラーピクセル)ごとに、均等に配置(又は、配列)され得る。
イメージセンサ100(図1)は、1対の位相検出ピクセルPのピクセル信号差(例えば、ディスパリティ)に基づき、客体OBJECTとの距離を算出し、それにより、自動的に焦点を検出する。
従って、位相検出ピクセルPは、左右1対単位又は上下1対単位で、ピクセルアレイ110に配置され得る。
本発明において、左右に配列された位相検出ピクセル対PHDを例示しているが、本発明の技術的思想は、上下又は対角線というような多様な幾何学的構造の位相検出ピクセル対を含んでもよい。
The pixel group PG includes a phase detection pixel P as one of a plurality of sub-pixels included in a color pixel.
According to an embodiment of the present invention, the phase detection pixels P may be evenly arranged (or arrayed) for each color channel (or color pixel).
The image sensor 100 (FIG. 1) calculates the distance to an object OBJECT based on the pixel signal difference (eg, disparity) of a pair of phase detection pixels P, thereby automatically detecting focus.
Therefore, the phase detection pixels P may be arranged in the pixel array 110 in left-right pairs or top-bottom pairs.
Although the present invention illustrates a phase detection pixel pair PHD arranged horizontally, the technical concept of the present invention may include phase detection pixel pairs of various geometrical structures, such as up-down or diagonal.

本発明の技術的思想によれば、ピクセルグループPGの各カラーチャネルは、いずれも同一個数の位相検出ピクセルPを含む。
例えば、位相検出ピクセル対PHDの1ピクセルは、第1グリーンピクセルの右下端に配置され、位相検出ピクセル対PHDの他の1ピクセルは、レッドピクセルの左下端に配置される。
同様に、他の位相検出ピクセル対の1ピクセルは、ブルーピクセルの左下端に配置され、位相検出ピクセル対の他の1ピクセルは、第2グリーンピクセルの右下端に配置される。
ピクセルグループPGは、反復的に配列されるので、ブルーピクセルの左下端に配置された位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループPGに含まれ、第2グリーンピクセルの右下端に配置された位相検出ピクセルPと当接し、1対を構成する。
According to the technical idea of the present invention, each color channel of the pixel group PG includes the same number of phase detection pixels P.
For example, one pixel of the phase detection pixel pair PHD is located at the lower right edge of the first green pixel, and the other pixel of the phase detection pixel pair PHD is located at the lower left edge of the red pixel.
Similarly, one pixel of the other phase detection pixel pair is located at the bottom left edge of the blue pixel, and the other pixel of the phase detection pixel pair is located at the bottom right edge of the second green pixel.
The pixel groups PG are arranged in a repetitive manner, so that the phase detection pixel P located at the bottom left end of the blue pixel is included in another pixel group PG and abuts the phase detection pixel P located at the bottom right end of the second green pixel, forming a pair.

本発明の実施形態によれば、第1グリーンピクセルに配置された位相検出ピクセルP、及びレッドピクセルに配置された位相検出ピクセルPは、位相検出ピクセル対PHDを構成する。
例えば、第1グリーンピクセルの右下端に配置された位相検出ピクセルPは、客体OBJECTに関する左側方面イメージを、レッドピクセルの左下端に配置された位相検出ピクセルPは、客体OBJECTに関する右側方面イメージをそれぞれセンシングする。
それにより、同一客体OBJECTに関する、左側イメージ及び右側イメージの位相差によるディスパリティが算出される。
According to an embodiment of the present invention, a phase detection pixel P located at the first green pixel and a phase detection pixel P located at the red pixel constitute a phase detection pixel pair PHD.
For example, the phase detection pixel P arranged at the lower right end of the first green pixel senses a left side image of the object OBJECT, and the phase detection pixel P arranged at the lower left end of the red pixel senses a right side image of the object OBJECT.
Thereby, disparity according to the phase difference between the left image and the right image for the same object OBJECT is calculated.

ピクセルグループPGは、ピクセルアレイ110全体にわたって反復的に配置されるので、ブルーピクセルの左下端に配置された位相検出ピクセルPは、ピクセルグループPGより左側に位置したピクセルグループ(例えば、第2グリーンピクセル)の位相検出ピクセルと位相検出ピクセル対PHDを構成し、第2グリーンピクセルの右下端に配置された位相検出ピクセルPは、ピクセルグループPGより右側に位置したピクセルグループ(例えば、ブルーピクセル)の位相検出ピクセルと位相検出ピクセル対PHDを構成する。
本発明においては、説明の便宜のために、ベイヤーパターンの一具現であり、第1グリーンピクセルの右側に、レッドピクセルが配置され、第1グリーンピクセルの下側に、ブルーピクセルが配置され、第1グリーンピクセルの対角線側に、第2グリーンピクセルがそれぞれ配置されているように例示しているが、本発明の技術的思想は、それに制限されるものではなく、レッドピクセル、グリーンピクセル、ブルーピクセルの位置が互いに変わるか、2個のグリーンピクセルの内のいずれか一つの代わりに、ホワイトピクセルが配置されるか、あるいはイエローピクセル、シアンピクセルのような他の色構成によっても組み合わされるということが理解されうるであろう。
The pixel groups PG are repeatedly arranged throughout the pixel array 110, so that the phase detection pixel P arranged at the bottom left end of the blue pixel forms a phase detection pixel pair PHD with the phase detection pixel of a pixel group (e.g., the second green pixel) located to the left of the pixel group PG, and the phase detection pixel P arranged at the bottom right end of the second green pixel forms a phase detection pixel pair PHD with the phase detection pixel of a pixel group (e.g., the blue pixel) located to the right of the pixel group PG.
For the sake of convenience of explanation, the present invention illustrates an embodiment of a Bayer pattern in which a red pixel is disposed to the right of a first green pixel, a blue pixel is disposed below the first green pixel, and a second green pixel is disposed diagonally from the first green pixel. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto, and it will be understood that the positions of the red pixel, green pixel, and blue pixel may be interchanged, a white pixel may be disposed in place of one of the two green pixels, or the red pixel and the blue pixel may be combined with other color configurations such as a yellow pixel and a cyan pixel.

本発明の実施形態によれば、ピクセルアレイ110は、カラーピクセルごとに、位相検出ピクセルPを均等に含むことにより、位相検出ピクセルPと隣接ピクセルとのクロストーク(cross-talk)は、比較的一定に誘発される可能性がある。
一定のクロストークは、別途の補正なしでも除去されるので、位相検出の性能、及びイメージの品質は、向上され得る。
位相検出ピクセルPと隣接ピクセルとの間に誘発されるクロストークについては、図7A~図7Cを参照してさらに詳細に説明する。
According to an embodiment of the present invention, pixel array 110 includes a phase detection pixel P evenly for each color pixel, so that cross-talk between the phase detection pixel P and adjacent pixels may be induced relatively consistently.
Since some crosstalk is eliminated without additional correction, phase detection performance and image quality can be improved.
The crosstalk induced between the phase detection pixel P and adjacent pixels is described in further detail with reference to Figures 7A-7C.

また、本発明の実施形態によれば、イメージセンサ100は、位相検出ピクセルPを、ピクセルアレイ110のカラーピクセルごとに均等に含むことにより、カラーピクセルに含まれる位相検出ピクセルPの数を最小化させることができる。
カラーピクセルにおいて、位相検出ピクセルPを除いた客体OBJECTをセンシングするサブピクセルの数が増加することにより、イメージセンサ100の信号対ノイズ比(signal-to-noise ratio:SNR)が向上され得る。
In addition, according to an embodiment of the present invention, the image sensor 100 may include a phase detection pixel P evenly in each color pixel of the pixel array 110, thereby minimizing the number of phase detection pixels P included in a color pixel.
In the color pixel, the number of sub-pixels sensing the object OBJECT excluding the phase detection pixel P is increased, so that the signal-to-noise ratio (SNR) of the image sensor 100 can be improved.

図3A及び図3Bは、本発明の実施形態によるピクセルグループPG1又はPG2を説明するための図である。
図3A、図3Bを参照し、本発明で使用される用語であるピクセルグループ(PG1、PG2)、カラーピクセル(CP1、CP2)、サブピクセル(SP1、SP2)についてさらに詳細に定義する。
3A and 3B are diagrams illustrating a pixel group PG1 or PG2 according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B, the terms pixel group (PG1, PG2), color pixel (CP1, CP2), and sub-pixel (SP1, SP2) used in the present invention will be defined in more detail.

図3Aを参照すると、第1ピクセルグループPG1は、レッドカラー、グリーンカラー、ブルーカラーを含むベイヤーパターンのカラーピクセルを含み、各カラーピクセルは、2×2行列に配列された4個のサブピクセルを含む。
それぞれが2×2行列に配列された4個のレッドサブピクセル(R1~R4)、4個のグリーンサブピクセル(Gr1~Gr4)、4個のブルーサブピクセル(B1~B4)、及び4個のグリーンサブピクセル(Gb1~Gb4)によって構成されたピクセルグループPG1は、テトラセル(tetra cell)と称される。
Referring to FIG. 3A, a first pixel group PG1 includes color pixels of a Bayer pattern including red, green, and blue colors, and each color pixel includes four sub-pixels arranged in a 2×2 matrix.
A pixel group PG1 composed of four red sub-pixels (R1 to R4), four green sub-pixels (Gr1 to Gr4), four blue sub-pixels (B1 to B4), and four green sub-pixels (Gb1 to Gb4), each of which is arranged in a 2×2 matrix, is called a tetra cell.

第1ピクセルグループPG1は、2個のグリーンピクセル、1個のレッドピクセル、1個のブルーピクセルを、カラーピクセルとして含む。
例えば、カラーピクセルの内、レッドピクセルの左側に位置したグリーンピクセルは、第1カラーピクセルCP1である。
第1カラーピクセルCP1は、同一カラー情報を有する複数のサブピクセルを含む。
例えば、第1カラーピクセルCP1としてのグリーンピクセルは、2×2行列に配列された4個のサブピクセル(Gr1、Gr2、Gr3、Gr4)を含む。
複数のサブピクセルの内、第1カラーピクセルCP1の左上端に位置したサブピクセルGr1は、第1サブピクセルSP1である。
The first pixel group PG1 includes two green pixels, one red pixel, and one blue pixel as color pixels.
For example, among the color pixels, the green pixel located to the left of the red pixel is the first color pixel CP1.
The first color pixel CP1 includes a plurality of sub-pixels having the same color information.
For example, the green pixel as the first color pixel CP1 includes four sub-pixels (Gr1, Gr2, Gr3, Gr4) arranged in a 2×2 matrix.
Among the sub-pixels, the sub-pixel Gr1 located at the upper left corner of the first color pixel CP1 is the first sub-pixel SP1.

図3Bを参照すると、第2ピクセルグループPG2は、レッドカラー、グリーンカラー、ブルーカラーを含むベイヤーパターンのカラーピクセルを含み、各カラーピクセルは、3×3行列に配列された9個のサブピクセルを含む。
それぞれが3×3行列に配列された9個のレッドサブピクセル(R1~R9)、9個のグリーンサブピクセル(Gr1~Gr9)、9個のブルーサブピクセル(B1~B9)、及び9個のグリーンサブピクセル(Gb1~Gb9)によって構成されたピクセルグループPG2は、ノナセルであるということは、前述の通りである。
Referring to FIG. 3B, the second pixel group PG2 includes color pixels of a Bayer pattern including red, green, and blue colors, and each color pixel includes nine sub-pixels arranged in a 3×3 matrix.
As described above, pixel group PG2, which is composed of nine red subpixels (R1 to R9), nine green subpixels (Gr1 to Gr9), nine blue subpixels (B1 to B9), and nine green subpixels (Gb1 to Gb9), each arranged in a 3 × 3 matrix, is a nona cell.

第2ピクセルグループPG2は、2個のグリーンピクセル、1個のレッドピクセル、1個のブルーピクセルを、カラーピクセルとして含む。
例えば、カラーピクセルの内、レッドピクセルの左側に位置したグリーンピクセルは、第2カラーピクセルCP2である。
第2カラーピクセルCP2は、同一カラー情報を有する複数のサブピクセルを含む。
例えば、第2カラーピクセルCP2としてのグリーンピクセルは、3×3行列に配列された9個のサブピクセルGr1~Gr9を含む。
複数のサブピクセルの内、第2カラーピクセルCP2の左上端に位置したサブピクセルGr1は、第2サブピクセルSP2である。
The second pixel group PG2 includes two green pixels, one red pixel, and one blue pixel as color pixels.
For example, the green pixel located to the left of the red pixel among the color pixels is the second color pixel CP2.
The second color pixel CP2 includes a plurality of sub-pixels having the same color information.
For example, the green pixel as the second color pixel CP2 includes nine sub-pixels Gr1 to Gr9 arranged in a 3×3 matrix.
Among the sub-pixels, the sub-pixel Gr1 located at the upper left corner of the second color pixel CP2 is the second sub-pixel SP2.

図3A及び図3Bにおいては、テトラセル又はノナセルを例示し、ピクセルグループ、カラーピクセル、及びサブピクセル(例えば、ピクセルグループ(PG1、PG2)、カラーピクセル(CP1、CP2)、サブピクセル(SP1、SP2))の定義について説明したが、本発明の技術的思想は、各カラーピクセルが含む多様な個数の組み合わせのサブピクセル(例えば、M×N行列に配列されたサブピクセル)にも同一に適用されうるということが理解されるであろう。 In Figures 3A and 3B, a tetracell or nonacell is illustrated as an example, and the definitions of pixel groups, color pixels, and subpixels (e.g., pixel groups (PG1, PG2), color pixels (CP1, CP2), and subpixels (SP1, SP2)) are described. However, it will be understood that the technical concept of the present invention can be equally applied to combinations of various numbers of subpixels contained in each color pixel (e.g., subpixels arranged in an M x N matrix).

図4は、サブピクセルを含むカラーピクセルのデータ値について説明するための図である。
図4においては、3×3行列に配列された9個のサブピクセルの集合であるノナセルを例示し、本発明の技術的思想について説明するが、前述のように、M×N行列に配列されたサブピクセルにも拡張的に適用される。
FIG. 4 is a diagram for explaining data values of color pixels including sub-pixels.
In FIG. 4, a nonacell, which is a set of nine subpixels arranged in a 3×3 matrix, is shown as an example to explain the technical concept of the present invention, but as described above, the present invention can also be expanded to subpixels arranged in an M×N matrix.

図4を参照すると、ピクセルグループPGは、M×N(=MN)行列に配列されたサブピクセルが構成するカラーピクセルを含む。
例えば、ピクセルグループPGは、第1グリーンピクセル及び第2グリーンピクセル、レッドピクセル、並びにブルーピクセルを含み、第1グリーンピクセルは、(MN)個のグリーンサブピクセルGrを含み、第2グリーンピクセルは、(MN)個のグリーンサブピクセルGbを含み、レッドピクセルは、(MN)個のレッドサブピクセルRを含み、ブルーピクセルは、(MN)個のブルーサブピクセルBを含む。
Referring to FIG. 4, a pixel group PG includes color pixels composed of sub-pixels arranged in an M×N (=MN) matrix.
For example, the pixel group PG includes a first green pixel and a second green pixel, a red pixel, and a blue pixel, where the first green pixel includes (MN) green sub-pixels Gr, the second green pixel includes (MN) green sub-pixels Gb, the red pixel includes (MN) red sub-pixels R, and the blue pixel includes (MN) blue sub-pixels B.

本発明の実施形態によれば、各カラーピクセル(すなわち、第1グリーンピクセル及び第2グリーンピクセル、レッドピクセル、並びにグリーンピクセル)は、同数の位相検出ピクセルPを含む。
位相検出ピクセルPが、各カラーピクセルに均等に配置されることにより、各位相検出ピクセルPと隣接ピクセルとの間には、クロストークが比較的一定に誘発される可能性がある。
例えば、第1グリーンピクセルの右下端、レッドピクセルの左下端、ブルーピクセルの左下端、第2グリーンピクセルの右下端には、それぞれ1つの位相検出ピクセルPが配置され、各カラーチャネルごとに、同数の位相検出ピクセルPを含む。
According to an embodiment of the present invention, each color pixel (ie, the first and second green pixels, the red pixel, and the green pixel) includes the same number of phase detection pixels P.
By disposing the phase detection pixels P evenly in each color pixel, there is a possibility that crosstalk is induced relatively uniformly between each phase detection pixel P and its adjacent pixels.
For example, one phase detection pixel P is located at the bottom right corner of the first green pixel, the bottom left corner of the red pixel, the bottom left corner of the blue pixel, and the bottom right corner of the second green pixel, and each color channel includes the same number of phase detection pixels P.

高解像度のイメージが要求される必要がないか、撮像環境の照度が低く、十分な光量を確保することができないか、あるいは迅速なイメージ処理が要求(例えば、プレビュー映像など)されるようなシナリオにおいて、カラーピクセルに含まれた複数のサブピクセルのセンシング信号又はセンシングデータは、合算される。
複数の光感知素子で生成されたアナログ信号が合算される場合は、アナログ合算とも称され、センシング信号のデジタル変換結果が合算される場合は、デジタル合算とも称される。
アナログ合算については、図11及び図12を参照してさらに詳細に説明し、デジタル合算については、図13でさらに詳細に説明する。
In scenarios where a high resolution image is not required, where the illumination of the imaging environment is low and sufficient light cannot be secured, or where rapid image processing is required (e.g., preview images, etc.), the sensing signals or sensing data of multiple sub-pixels included in a color pixel are summed.
When analog signals generated by a plurality of light sensing elements are summed, this is also called analog summation, and when digital conversion results of the sensing signals are summed, this is also called digital summation.
Analog summing is described in further detail with reference to FIGS. 11 and 12, while digital summing is described in further detail in FIG.

一実施形態によれば、1つのカラーチャネルで生成された信号又はデータは、1つのカラーピクセル情報に合算される。
例えば、それぞれのカラーピクセルは、M×N(=MN)個のサブピクセルを含み、その内の一つは、ディスパリティ算出のための位相検出ピクセルPであり、その内の残りは、イメージをセンシングするためのセンシングピクセルである。
一実施形態による第1グリーンピクセルを参照すると、(MN)個のサブピクセルにおいて、位相検出ピクセルの個数(#P)を除いた残りサブピクセルの数(M×N-#P)に対応するセンシングピクセルが合算される。
合算されたセンシングピクセルの信号又はデータは、複数のサブピクセルそれぞれの信号又はデータに比べ、さらに多くの情報(例えば、解像度(resolution)、明暗(contrast)、感度(sensitivity)など)を含む。
レッドピクセル、ブルーピクセル、及び第2グリーンピクセルも、同様の方式によって合算されることにより、個別的サブピクセルに含まれた情報より多くの情報を生成する。
According to one embodiment, signals or data generated in one color channel are summed into one color pixel information.
For example, each color pixel includes M×N (=MN) sub-pixels, one of which is a phase detection pixel P for disparity calculation, and the rest of which are sensing pixels for sensing an image.
Referring to the first green pixel according to an embodiment, in the (MN) sub-pixels, sensing pixels corresponding to the number of remaining sub-pixels (M×N−#P) excluding the number of phase detection pixels (#P) are summed.
The signal or data of the summed sensing pixel contains more information (eg, resolution, contrast, sensitivity, etc.) than the signals or data of each of the multiple sub-pixels.
The red pixel, blue pixel, and second green pixel are summed in a similar manner to produce more information than is contained in the individual sub-pixels.

図5A、図5B、及び図5Cは、本発明の実施形態による位相検出ピクセル対(PHDa、PHDb、PHDc)を概略的に示す垂直断面図である。
図5A~図5Cにおいて、互いに重複する説明は、省略する。
図5Aを参照すると、位相検出ピクセル対PHDaは、マイクロレンズ、光感知素子、及びカラーフィルタを含む。
例えば、複数のピクセル(PX1、PX2)それぞれは、光感知素子の内の一具現例であり、フォトダイオード(PD1、PD2)、カラーフィルタ(CF1、CF2)を含み、カラーフィルタ(CF1、CF2)上部には、マイクロレンズ(ML1、ML2)が具備される。
実施形態によるマイクロレンズMLの垂直断面形状は、円の曲率を有する弧でもあり、楕円の一部でもあり得る。
5A, 5B, and 5C are vertical cross-sectional views that diagrammatically illustrate phase detection pixel pairs (PHDa, PHDb, PHDc) according to embodiments of the present invention.
5A to 5C, overlapping descriptions will be omitted.
Referring to FIG. 5A, the phase detection pixel pair PHDa includes a microlens, a photo-sensing element, and a color filter.
For example, each of the pixels (PX1, PX2) is an example of a light sensing element, and includes a photodiode (PD1, PD2) and a color filter (CF1, CF2), and a microlens (ML1, ML2) is provided on the upper part of the color filter (CF1, CF2).
The vertical cross-sectional shape of the microlens ML according to the embodiment can be an arc having a circular curvature or a portion of an ellipse.

図5Aに例示した実施形態によれば、1つのフォトダイオードPD1又はフォトダイオードPD2上、に1つのカラーフィルタCF1又はカラーフィルタCF2、及び1つのマイクロレンズML1又はマイクロレンズML2がそれぞれ具備され得る。
例えば、マイクロレンズML1の中心に入射された光は、カラーフィルタCF1を通過することにより、特定波長帯域の光(例えば、グリーンカラーに相応する500~600nm)だけ透過され、透過された特定波長帯域の光は、フォトダイオードPD1に結像(imagery)される。
同様に、マイクロレンズML2の中心に入射された光は、カラーフィルタCF2を通過することにより、特定波長の光だけ透過され、透過された特定波長の光は、フォトダイオードPD2に結像される。
According to the embodiment illustrated in FIG. 5A, one color filter CF1 or CF2, and one microlens ML1 or ML2 may be provided on one photodiode PD1 or photodiode PD2, respectively.
For example, light incident on the center of microlens ML1 passes through color filter CF1, and only light of a specific wavelength band (e.g., 500 to 600 nm corresponding to green color) is transmitted, and the transmitted light of the specific wavelength band is imaged on photodiode PD1.
Similarly, light incident on the center of the microlens ML2 passes through the color filter CF2, whereby only light of a specific wavelength is transmitted, and the transmitted light of the specific wavelength is imaged on the photodiode PD2.

図5Aに例示したように、1つのマイクロレンズML1又はマイクロレンズML2に入射された光が、1つのフォトダイオードPD1又はフォトダイオードPD2に結像される場合は、シングルフォトダイオード(single-PD)と称される。
複数のピクセルPX1及びピクセルPX2は、一対で位相検出ピクセル対PHDaを構成し、イメージセンサ100(図1)は、位相検出ピクセル対PHDaを利用し、フォトダイオードPD1及びフォトダイオードPD2間の位相差によるディスパリティを算出することにより、客体OBJECTとの距離を判断し、焦点距離を調節する。
As illustrated in FIG. 5A, when light incident on one microlens ML1 or microlens ML2 is focused on one photodiode PD1 or photodiode PD2, this is called a single photodiode (single-PD).
A plurality of pixels PX1 and PX2 form a phase detection pixel pair PHDa in pairs, and the image sensor 100 (FIG. 1) uses the phase detection pixel pair PHDa to calculate a disparity due to the phase difference between the photodiode PD1 and the photodiode PD2, thereby determining the distance to the object OBJECT and adjusting the focal length.

図5Bを参照すると、位相検出ピクセル対PHDbは、マイクロレンズ、光感知素子、及びカラーフィルタを含む。
例えば、ピクセルPXxは、2つのカラーフィルタCFa及びカラーフィルタCFb、並びにカラーフィルタCFa及びカラーフィルタCFbそれぞれに対応するフォトダイオードPDa及びフォトダイオードPDbを含み、同様に、ピクセルPXyは、2つのカラーフィルタCFc及びカラーフィルタCFd、並びにカラーフィルタCFc及びカラーフィルタCFdそれぞれに対応するフォトダイオードPDc及びフォトダイオードPDdを含む。
Referring to FIG. 5B, the phase detection pixel pair PHDb includes a microlens, a photo-sensing element, and a color filter.
For example, pixel PXx includes two color filters CFa and CFb, as well as photodiodes PDa and PDb corresponding to color filters CFa and CFb, respectively, and similarly, pixel PXy includes two color filters CFc and CFd, as well as photodiodes PDc and PDd corresponding to color filters CFc and CFd, respectively.

図5Bに例示した実施形態によれば、1つのマイクロレンズMLxの下に、2つのカラーフィルタCF1及びカラーフィルタCF2、並びに2つのフォトダイオード(PDa、PDb)がそれぞれ具備される。
例えば、マイクロレンズMLxの中心に入射された光の内の一部である第1光束LFxは、カラーフィルタCFaを通過し、フォトダイオードPDaに結像され、マイクロレンズMLxの中心に入射された光の内の残り一部である第2光束LFyは、カラーフィルタCFbを通過し、フォトダイオードPDbに結像される。
ピクセルPXyにも、ピクセルPXxと同様の現象が生じ得る。
図5Bに例示したように、1つのマイクロレンズMLx又はマイクロレンズMLyに入射された光が、2つのフォトダイオードPDa及びフォトダイオードPDb(又は、フォトダイオードPDc及びフォトダイオードPDd)に結像される場合は、デュアルフォトダイオード(dual-PD)と称される。
According to the embodiment illustrated in FIG. 5B, two color filters CF1 and CF2, and two photodiodes (PDa, PDb) are provided under one microlens MLx.
For example, a first light beam LFx, which is a portion of the light incident on the center of the microlens MLx, passes through a color filter CFa and is imaged on a photodiode PDa, and a second light beam LFy, which is the remaining portion of the light incident on the center of the microlens MLx, passes through a color filter CFb and is imaged on a photodiode PDb.
The same phenomenon as that of pixel PXx may occur in pixel PXy.
As illustrated in FIG. 5B, when light incident on one microlens MLx or microlens MLy is focused on two photodiodes PDa and PDb (or photodiodes PDc and PDd), this is called a dual photodiode (dual-PD).

図5Cを参照すると、位相検出ピクセル対PHDcは、マイクロレンズ、光感知素子、カラーフィルタ、及びメタルシールドを含む。
例えば、ピクセルPXzは、1つのカラーフィルタCFz、1つのメタルシールドMSz、及び1つのフォトダイオードPDzを含み、同様に、ピクセルPXwは、1つのカラーフィルタCFw、1つのメタルシールドMSw、及び1つのフォトダイオードPDwを含む。
メタルシールドは、金属を成分として含み、光の進行又は伝播を遮断する。
Referring to FIG. 5C, the phase detection pixel pair PHDc includes a microlens, a photo-sensing element, a color filter, and a metal shield.
For example, pixel PXz includes one color filter CFz, one metal shield MSz, and one photodiode PDz; similarly, pixel PXw includes one color filter CFw, one metal shield MSw, and one photodiode PDw.
The metal shield contains metal as a component and blocks the progression or propagation of light.

図5Cに例示した実施形態によれば、マイクロレンズMLzの中心に入射された光の内の一部である第3光束LFzは、カラーフィルタCFzを通過し、フォトダイオードPDzにも結像されるが、マイクロレンズMLzの中心に入射された光の内の残り一部は、メタルシールドMSzにより、光の経路が遮断され、結果として、フォトダイオードPDzに結像されない。
同様に、マイクロレンズMLwの中心に入射された光の内の一部である第4光束LFwは、カラーフィルタCFwを通過し、フォトダイオードPDwにも結像されるが、マイクロレンズMLwの中心に入射された光の内の残り一部は、メタルシールドMSwにより、フォトダイオードPDwへの結像が遮断される。
According to the embodiment illustrated in FIG. 5C, a third light beam LFz, which is a portion of the light incident on the center of the microlens MLz, passes through the color filter CFz and is also imaged on the photodiode PDz, but the remaining portion of the light incident on the center of the microlens MLz has its optical path blocked by the metal shield MSz, and as a result, is not imaged on the photodiode PDz.
Similarly, a fourth light beam LFw, which is a portion of the light incident on the center of the microlens MLw, passes through the color filter CFw and is also imaged on the photodiode PDw, but the remaining portion of the light incident on the center of the microlens MLw is blocked from being imaged on the photodiode PDw by the metal shield MSw.

本発明においては、説明の便宜のために、1つのピクセル(例えば、PXz)に、1つのカラーフィルタ(例えば、CFz)、及び1つのメタルシールド(例えば、MSz)が含まれているように例示しているが、光の進行を遮断するメタルシールドの特性上、マイクロレンズ(例えば、MLz)の幅ほど十分に設けられたカラーフィルタの上部又は下部に、メタルシールドが設けられ得る。
図5Cに例示したように、1つのマイクロレンズMLz又はMLwに入射された光の内の一部が、メタルシールドによって遮断される場合は、メタルシールド・フォトダイオード(metal shield-PD)と称される。
In the present invention, for the sake of convenience of explanation, one pixel (e.g., PXz) is illustrated as including one color filter (e.g., CFz) and one metal shield (e.g., MSz). However, due to the characteristics of the metal shield that blocks the passage of light, the metal shield may be provided on the top or bottom of the color filter that is provided sufficiently to be as wide as the microlens (e.g., MLz).
As shown in FIG. 5C, when a part of the light incident on one microlens MLz or MLw is blocked by a metal shield, the photodiode is called a metal shield photodiode (metal shield-PD).

図5Cを参照すると、メタルシールドによって光の一部が遮断されるので、同一客体OBJECTにつき、第1光束LFx(図5B)と第3光束LFzとが相対的に類似しており、位相検出ピクセル対PHDb又は位相検出ピクセル対PHDcの客体OBJECTに関するディスパリティは、類似している。 Referring to FIG. 5C, because a portion of the light is blocked by the metal shield, the first light beam LFx (FIG. 5B) and the third light beam LFz are relatively similar for the same object OBJECT, and the disparity for the object OBJECT of phase detection pixel pair PHDb or phase detection pixel pair PHDc is similar.

図6A~図6Cは、図5Bのデュアルフォトダイオードの平面図であり、図6Dは、図6AのA-A’線に沿って切断した垂直断面図を示す。
図6Aを参照すると、ピクセルPXxは、マイクロレンズMLx、並びに2つのサブピクセル、例えば、第1サブピクセルSPXa及び第2サブピクセルSPXbを含む。
第1サブピクセルSPXa及び第2サブピクセルSPXbは、カラム方向、例えば、Y軸方向(第2方向)に並んで配置される。
例えば、第1サブピクセルSPXaは、ピクセルPXx内において左側に配置され、第2サブピクセルSPXbは、ピクセルPXx内において右側に配置される。
第1サブピクセルSPXa及び第2サブピクセルSPXbは、第1フォトダイオードPDa及び第2フォトダイオードPDbをそれぞれ含む。
6A-6C are plan views of the dual photodiode of FIG. 5B, and FIG. 6D shows a vertical cross-sectional view taken along line AA' of FIG. 6A.
Referring to FIG. 6A, a pixel PXx includes a microlens MLx and two sub-pixels, for example a first sub-pixel SPXa and a second sub-pixel SPXb.
The first sub-pixel SPXa and the second sub-pixel SPXb are arranged side by side in a column direction, for example, in the Y-axis direction (second direction).
For example, the first sub-pixel SPXa is disposed on the left side in the pixel PXx, and the second sub-pixel SPXb is disposed on the right side in the pixel PXx.
The first and second sub-pixels SPXa and SPXb include a first and second photodiodes PDa and PDb, respectively.

一実施形態によれば、第1フォトダイオードPDa及び第2フォトダイオードPDbにおいて、センシング信号が生成される。
例えば、第1サブピクセルSPXaにおいては、第1イメージ信号が出力され、第2サブピクセルSPXbにおいては、第2イメージ信号が出力され、第1イメージ信号及び第2イメージ信号に基づき、位相差演算によるディスパリティが算出されることにより、焦点の左右方向が調整される。
According to an embodiment, a sensing signal is generated in a first photodiode PDa and a second photodiode PDb.
For example, a first image signal is output from the first subpixel SPXa, and a second image signal is output from the second subpixel SPXb. Based on the first image signal and the second image signal, disparity is calculated by phase difference calculation, thereby adjusting the left-right direction of the focus.

図6Bを参照すると、ピクセルPXyは、マイクロレンズMLy、並びに2つのサブピクセル、例えば、第3サブピクセルSPXc及び第4サブピクセルSPXdを含む。
第3サブピクセルSPXc及び第4サブピクセルSPXdは、ロウ方向、例えば、X軸方向(第1方向)に並んで配置される。
例えば、第3サブピクセルSPXcは、ピクセルPXy内において上側に配置され、第4サブピクセルSPXdは、ピクセルPXy内において下側に配置される。
第3サブピクセルSPXc及び第4サブピクセルSPXdは、第3フォトダイオードPDc及び第4フォトダイオードPDdをそれぞれ含む。
第3サブピクセルSPXcにおいては、第3イメージ信号が出力され、第4サブピクセルSPXdにおいては、第4イメージ信号が出力され、第3イメージ信号及び第4イメージ信号に基づき、位相差演算によるディスパリティが算出されることにより、焦点の上下方向が調整される。
Referring to FIG. 6B, the pixel PXy includes a microlens MLy and two sub-pixels, for example, a third sub-pixel SPXc and a fourth sub-pixel SPXd.
The third sub-pixel SPXc and the fourth sub-pixel SPXd are arranged side by side in the row direction, for example, the X-axis direction (first direction).
For example, the third sub-pixel SPXc is disposed at the upper side within the pixel PXy, and the fourth sub-pixel SPXd is disposed at the lower side within the pixel PXy.
The third sub-pixel SPXc and the fourth sub-pixel SPXd include a third photodiode PDc and a fourth photodiode PDd, respectively.
A third image signal is output from the third subpixel SPXc, and a fourth image signal is output from the fourth subpixel SPXd. Based on the third and fourth image signals, disparity is calculated by phase difference calculation, thereby adjusting the focus in the vertical direction.

図6Cを参照すると、ピクセルPXxyは、マイクロレンズMLxy、並びに4つのサブピクセル、例えば、第5サブピクセルSPXac、第6サブピクセルSPXbc、第7サブピクセルSPXad、及び第8サブピクセルSPXbdを含む。
第5サブピクセルSPXacは、ピクセルPXxy内において左上に配置され、第6サブピクセルSPXbcは、ピクセルPXxy内において右上に配置され、第7サブピクセルSPXadは、ピクセルPXxy内において左下に配置され、第8サブピクセルSPXbdは、ピクセルPXxy内において右下に配置される。
言い替えれば、第5サブピクセルSPXac及び第6サブピクセルSPXbc、並びに第7サブピクセルSPXad及び第8サブピクセルSPXbdは、ロウ方向、例えば、X軸方向(第1方向)に並んで配置され、第5サブピクセルSPXac及び第7サブピクセルSPXad、並びに第6サブピクセルSPXbc及び第8サブピクセルSPXbdは、カラム方向、例えば、Y軸方向(第2方向)に並んで配置される。
Referring to FIG. 6C, the pixel PXxy includes a microlens MLxy and four sub-pixels, for example, a fifth sub-pixel SPXac, a sixth sub-pixel SPXbc, a seventh sub-pixel SPXad, and an eighth sub-pixel SPXbd.
The fifth subpixel SPXac is located at the upper left within pixel PXxy, the sixth subpixel SPXbc is located at the upper right within pixel PXxy, the seventh subpixel SPXad is located at the lower left within pixel PXxy, and the eighth subpixel SPXbd is located at the lower right within pixel PXxy.
In other words, the fifth subpixel SPXac and the sixth subpixel SPXbc, as well as the seventh subpixel SPXad and the eighth subpixel SPXbd, are arranged side by side in the row direction, e.g., the X-axis direction (first direction), and the fifth subpixel SPXac and the seventh subpixel SPXad, as well as the sixth subpixel SPXbc and the eighth subpixel SPXbd, are arranged side by side in the column direction, e.g., the Y-axis direction (second direction).

第5サブピクセルSPXac、第6サブピクセルSPXbc、第7サブピクセルSPXad、及び第8サブピクセルSPXbdは、それぞれ1つの光電変換素子、例えば、第5フォトダイオードPDac、第6フォトダイオードPDbc、第7フォトダイオードPDad、及び第8フォトダイオードPDbdを含む。
図6Cを、図6A及び図6Bと比較すれば、図6Cは、1つのマイクロレンズMLxyの下に、4個の上下及び左右に並んでいるフォトダイオード(PDac、PDbc、PDad、PDbd)を含むことにより、上下及び左右に関するディスパリティをいずれも算出する。
1つのマイクロレンズMLxyの下に、4個の上下及び左右に並んでいるフォトダイオード(PDac、PDbc、PDad、PDbd)を含む構造は、クワッドセル(quad-cell)と称される。
The fifth sub-pixel SPXac, the sixth sub-pixel SPXbc, the seventh sub-pixel SPXad, and the eighth sub-pixel SPXbd each include one photoelectric conversion element, for example, the fifth photodiode PDac, the sixth photodiode PDbc, the seventh photodiode PDad, and the eighth photodiode PDbd.
Comparing FIG. 6C with FIG. 6A and FIG. 6B, FIG. 6C calculates both the top-bottom and left-right disparity by including four photodiodes (PDac, PDbc, PDad, PDbd) arranged vertically and horizontally under one microlens MLxy.
A structure including four photodiodes (PDac, PDbc, PDad, PDbd) arranged vertically and horizontally under one microlens MLxy is called a quad-cell.

図6Dを参照すると、ピクセルPXxは、Z軸方向(例えば、第3方向)に積層された第1層L1及び第2層L2を含む。
第1層L1は、光電変換層と称され、基板SUB上に形成されるカラーフィルタCF及びマイクロレンズML、並びに基板SUBに形成される2つの光電変換素子、例えば、第1フォトダイオードPDa及び第2フォトダイオードPDbを含む。
第2層L2は、配線層とも称され、第2層L2に、複数の配線WSが形成される。
基板SUBは、シリコンウェーハであり、SOI(silicon on insulator)基板又は半導体エピタキシャル(epitaxial)層でもある。
基板SUBは、互いに対向する第1面Sfと第2面Sbとを含む。
例えば、第1面Sfは、基板SUBの前面であり、第2面Sbは、基板SUBの背面である。
第2面Sbには、光が入射される。
Referring to FIG. 6D, a pixel PXx includes a first layer L1 and a second layer L2 stacked in the Z-axis direction (eg, the third direction).
The first layer L1 is called a photoelectric conversion layer, and includes a color filter CF and a microlens ML formed on a substrate SUB, and two photoelectric conversion elements, for example, a first photodiode PDa and a second photodiode PDb, formed on the substrate SUB.
The second layer L2 is also called a wiring layer, and a plurality of wirings WS are formed in the second layer L2.
The substrate SUB is a silicon wafer, but also an SOI (silicon on insulator) substrate or a semiconductor epitaxial layer.
The substrate SUB includes a first surface Sf and a second surface Sb opposed to each other.
For example, the first surface Sf is the front surface of the substrate SUB, and the second surface Sb is the back surface of the substrate SUB.
Light is incident on the second surface Sb.

基板SUBには、基板SUBの第2面Sbから第1面Sfに向けて延長される複数の画素分離膜(SEP1、SEP2)(例えば、深いトレンチ分離(deep trench isolation:DTI)又はP型イオン注入領域)が形成され、複数の画素分離膜(SEP1、SEP2)の内、相対的に長い複数の第1画素分離膜SEP1により、ピクセルPXxが形成されるピクセル領域APXが区分され、相対的に短い第1画素分離膜SEP1により、ピクセル領域APXが、第1サブピクセルSPXa及び第2サブピクセルSPXbが形成される第1領域A1及び第2領域A2に区分される。
実施形態において、第1領域A1及び第2領域A2それぞれは、第1導電型(例えば、P型)の不純物によってドーピングされる。
第1領域A1及び第2領域A2それぞれに、第1フォトダイオードPDa及び第2フォトダイオードPDbが形成される。
例えば、第2導電型(例えば、N型)の不純物によってドーピングされたウェル領域が、第1フォトダイオードPDa及び第2フォトダイオードPDbとして形成される。
The substrate SUB is formed with a plurality of pixel isolation films (SEP1, SEP2) (e.g., deep trench isolation (DTI) or P-type ion implantation regions) extending from the second surface Sb of the substrate SUB toward the first surface Sf. Of the plurality of pixel isolation films (SEP1, SEP2), a pixel region APX in which a pixel PXx is formed is divided by a plurality of relatively long first pixel isolation films SEP1, and the pixel region APX is divided by a relatively short first pixel isolation film SEP1 into a first region A1 and a second region A2 in which a first sub-pixel SPXa and a second sub-pixel SPXb are formed.
In the embodiment, each of the first region A1 and the second region A2 is doped with impurities of a first conductivity type (eg, P type).
A first photodiode PDa and a second photodiode PDb are formed in the first region A1 and the second region A2, respectively.
For example, well regions doped with impurities of a second conductivity type (eg, N-type) are formed as a first photodiode PDa and a second photodiode PDb.

図に示すように、第1フォトダイオードPDa及び第2フォトダイオードPDbは、マイクロレンズMLxの光軸MLXAを中心に、第1方向(例えば、X方向)又は第2方向(例えば、Y方向)に並んで配置される。
第1フォトダイオードPDaと第2フォトダイオードPDbとの間に、フローティングディフュージョンノードFDが形成される。
一実施形態において、第1フォトダイオードPDa及び第2フォトダイオードPDbと、第1面Sfとの間に、トランジスタが形成され、配線層L2の複数の配線WSを介し、トランジスタに信号が送受信される。
それについては、図11、図12A、及び図12Bを参照してさらに詳細に説明する。
As shown in the figure, the first photodiode PDa and the second photodiode PDb are arranged side by side in a first direction (eg, X direction) or a second direction (eg, Y direction) centered on the optical axis MLXA of the microlens MLx.
A floating diffusion node FD is formed between the first photodiode PDa and the second photodiode PDb.
In one embodiment, transistors are formed between the first photodiode PDa and the first surface Sf, and signals are transmitted to and received from the transistors via a plurality of wirings WS of the wiring layer L2.
This is described in more detail with reference to Figures 11, 12A and 12B.

図7Aは、カラーピクセルごとに均一に配置されていない位相検出ピクセルについて説明する図面であり、図7B及び図7Cは、本発明の実施形態による、カラーピクセルごとに均一に配置された位相検出ピクセルについて説明するための図である。 FIG. 7A is a diagram illustrating phase detection pixels that are not uniformly arranged for each color pixel, and FIGS. 7B and 7C are diagrams illustrating phase detection pixels that are uniformly arranged for each color pixel according to an embodiment of the present invention.

図7Aを参照すると、ピクセルグループPGは、4個のカラーチャネル(例えば、第1グリーンピクセル、第2グリーンピクセル、レッドピクセル、及びブルーピクセル)を含む。
一実施形態によれば、ピクセルグループPGにおいて、第1グリーンピクセルGrに、上下ディスパリティを算出することができる位相検出ピクセル対が配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGrを構成する9個のグリーンサブピクセルにおいて、第6グリーンサブピクセルGr6及び第9グリーンサブピクセルGr9が配置される位置に、位相検出ピクセルPがそれぞれ配置される。
位相検出ピクセルPには、隣接した他のサブピクセルから、クロストークが誘発される可能性がある。
Referring to FIG. 7A, a pixel group PG includes four color channels (eg, a first green pixel, a second green pixel, a red pixel, and a blue pixel).
According to one embodiment, in the pixel group PG, a phase detection pixel pair capable of calculating the up/down disparity is disposed in the first green pixel Gr.
For example, in the nine green sub-pixels constituting the first green pixel Gr, the phase detection pixels P are disposed at the positions where the sixth green sub-pixel Gr6 and the ninth green sub-pixel Gr9 are disposed.
The phase detection pixel P may suffer from crosstalk induced from other adjacent sub-pixels.

例えば、位相検出ピクセル対において、第6グリーンサブピクセルGr6の位置に配置された位相検出ピクセルPは、他のサブピクセル(Gr3、Gr5、R4)と隣接し、位相検出ピクセル対において、第9グリーンサブピクセルGr9の位置に配置された位相検出ピクセルPは、他のサブピクセル(G8、B3、R7)と隣接する。
従って、位相検出ピクセルPに隣接したサブピクセルに蓄積される光子、又は光子から生成されるセンシング信号から、意図していない信号が、位相検出ピクセルPに入力され、それは、位相検出機能にノイズとして作用する可能性がある。
For example, in the phase detection pixel pair, the phase detection pixel P arranged at the position of the sixth green subpixel Gr6 is adjacent to the other subpixels (Gr3, Gr5, R4), and in the phase detection pixel pair, the phase detection pixel P arranged at the position of the ninth green subpixel Gr9 is adjacent to the other subpixels (G8, B3, R7).
Therefore, unintended signals from photons accumulated in subpixels adjacent to the phase detection pixel P, or from sensing signals generated from the photons, may be input to the phase detection pixel P, which may act as noise in the phase detection function.

ピクセルグループPGには、4個のカラーチャネルが存在するが、位相検出ピクセルは、第1グリーンピクセルGrにだけ配置される場合、各カラーチャネル別に、クロストーク誘発量が互いに異なる。
例えば、図7Aを参照すると、第1グリーンピクセルGrには、クロストークを誘発するサブピクセルが3個(サブピクセル(Gr3、Gr5、Gr8))であり、レッドピクセルRには、クロストークを誘発するサブピクセルが2個(サブピクセル(R4、R7))であり、ブルーピクセルBには、クロストークを誘発するサブピクセルが1個(サブピクセルB3)であり、第2グリーンピクセルGbには、クロストークを誘発するサブピクセルの影響力が非常に少ないか、あるいは実質的にない。
図7Aにおいては、説明の便宜のために、上下位相検出ピクセル対が例示しているが、ピクセルグループPGの対称性(symmetry)を考慮すれば、左右位相検出ピクセル対も、同一現象を誘発するものであるということは、理解されるであろう。
Although the pixel group PG has four color channels, when the phase detection pixel is disposed only in the first green pixel Gr, the crosstalk induction amount differs for each color channel.
For example, referring to FIG. 7A, the first green pixel Gr has three subpixels that induce crosstalk (subpixels (Gr3, Gr5, Gr8)), the red pixel R has two subpixels that induce crosstalk (subpixels (R4, R7)), the blue pixel B has one subpixel that induces crosstalk (subpixel B3), and the second green pixel Gb has very little or substantially no influence of the subpixels that induce crosstalk.
In Figure 7A, for the sake of convenience of explanation, an upper and lower phase detection pixel pair is illustrated, but it will be understood that, taking into account the symmetry of the pixel group PG, a left and right phase detection pixel pair also induces the same phenomenon.

図7Bを参照すると、ピクセルグループPGには、位相検出ピクセルPが、カラーチャネルごとに均一に配置される。
本発明の実施形態によれば、第1グリーンピクセルGr、レッドピクセルR、ブルーピクセルB、及び第2グリーンピクセルGbは、それぞれ1つの位相検出ピクセルPを含む。
位相検出ピクセルPは、カラーチャネルごとに、特定位置に同一個数に配置され、隣接ピクセルからのクロストーク発生量を一定にする。
Referring to FIG. 7B, in a pixel group PG, phase detection pixels P are uniformly arranged for each color channel.
According to an embodiment of the present invention, the first green pixel Gr, the red pixel R, the blue pixel B, and the second green pixel Gb each include one phase detection pixel P.
The phase detection pixels P are arranged at specific positions and in the same number for each color channel to make the amount of crosstalk generated from adjacent pixels constant.

本発明の実施形態によれば、いずれか1つのカラーチャネルに含まれた位相検出ピクセルPは、隣接した他のカラーチャネルに含まれた位相検出ピクセルPの位置を考慮して配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、すぐ右側に隣接したレッドピクセルRの位相検出ピクセルP位置(左下端)を考慮し、第1グリーンピクセルGrの右下端に配置される。
図7Bには示していないが、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、すぐ下に隣接したブルーピクセルBの位相検出ピクセルPの位置を考慮し、第1グリーンピクセルGrの下端にも配置されるが、それは、図8Aでさらに詳細に説明する。
According to an embodiment of the present invention, a phase detection pixel P included in one color channel is positioned taking into consideration the position of a phase detection pixel P included in another adjacent color channel.
For example, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr is disposed at the lower right edge of the first green pixel Gr, taking into consideration the position (lower left edge) of the phase detection pixel P of the adjacent red pixel R immediately to the right.
Although not shown in FIG. 7B, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr is also positioned at the lower end of the first green pixel Gr, taking into account the position of the phase detection pixel P of the adjacent blue pixel B immediately below, which will be described in further detail in FIG. 8A.

本発明の実施形態によれば、各カラーチャネルごとに配置された位相検出ピクセルPの上下又は左右の組み合わせにより、位相検出ピクセル対が構成される。
例えば、第1グリーンピクセルGrの右下端に配置された位相検出ピクセルP、及びレッドピクセルの左下端に配置された位相検出ピクセルPの組み合わせでもって、左右焦点を調整する位相検出ピクセル対が構成される。
図7Bには示していないが、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、隣接したブルーピクセルBの位相検出ピクセルPと、上下位相検出ピクセル対を構成することにより、上下焦点を調整することができるが、それは、図8Aでさらに詳細に説明する。
According to an embodiment of the present invention, a phase detection pixel pair is formed by combining the phase detection pixels P arranged for each color channel above and below or to the left and right.
For example, a phase detection pixel pair for adjusting the left-right focus is formed by a combination of a phase detection pixel P arranged at the lower right end of the first green pixel Gr and a phase detection pixel P arranged at the lower left end of the red pixel.
Although not shown in FIG. 7B, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr can adjust the upper and lower focus by forming an upper and lower phase detection pixel pair with the phase detection pixel P of the adjacent blue pixel B, which will be described in further detail in FIG. 8A.

本発明においては、説明の便宜のために、上下位相検出ピクセル対又は左右位相検出ピクセル対を構成する2つの位相検出ピクセルPが互いに隣接しているように図に示しているが、本発明の技術的思想は、それに限られるものではなく、上下位相検出ピクセル対又は左右位相検出ピクセル対を構成する2つの位相検出ピクセルPは、1以上のサブピクセルを置き、離隔されているということが理解されうるであろう。 For ease of explanation, in the present invention, the two phase detection pixels P constituting an upper/lower phase detection pixel pair or a left/right phase detection pixel pair are shown in the figures as being adjacent to each other, but the technical idea of the present invention is not limited thereto, and it will be understood that the two phase detection pixels P constituting an upper/lower phase detection pixel pair or a left/right phase detection pixel pair are separated by one or more sub-pixels.

本発明の実施形態によれば、位相検出ピクセルPが、カラーピクセルごとに、所定の個数で、事前に決定された特定位置に配置されることにより、カラーチャネルごとのクロストーク誘発量は、位相検出ピクセルPが、カラーピクセルごとに非均一に配置される場合に比べ、一定になる。
例えば、第1グリーンピクセルGrの右下端に配置された位相検出ピクセルPにクロストークを誘発するサブピクセルは、3個(サブピクセル(Gr6、Gr8、B3))であり、レッドピクセルRの左下端に配置された位相検出ピクセルPにクロストークを誘発するサブピクセルは、3個(サブピクセル(R4、R8、Gb1))である。
According to an embodiment of the present invention, a predetermined number of phase detection pixels P are arranged at predetermined specific positions for each color pixel, so that the amount of crosstalk induction for each color channel is constant compared to the case where the phase detection pixels P are arranged non-uniformly for each color pixel.
For example, there are three subpixels (subpixels (Gr6, Gr8, B3)) that induce crosstalk in the phase detection pixel P located at the bottom right end of the first green pixel Gr, and there are three subpixels (subpixels (R4, R8, Gb1)) that induce crosstalk in the phase detection pixel P located at the bottom left end of the red pixel R.

図7Bにおいては、単一ピクセルグループPG内において、ブルーピクセルBの左下端に配置された位相検出ピクセルPにクロストークを誘発するサブピクセルは、2個(サブピクセル(B4、B8))であるように図に示しているが、図7Cを共に参照すると、ブルーピクセルBの下側に隣接し、他のピクセルグループの第1グリーンピクセルGrの左上端に位置したサブピクセルGr1が、ブルーピクセルの位相検出ピクセルPにクロストークを誘発される可能性がある。
同様に、単一ピクセルグループPG内において、第2グリーンピクセルGbの右下端に配置された位相検出ピクセルPにクロストークを誘発するサブピクセルは、2個(サブピクセル(Gb6、Gb8))であるように図に示しているが、図7Cを参照すると、他のピクセルグループのレッドピクセルRの右上端に位置したサブピクセルR3も、第2グリーンピクセルGbの位相検出ピクセルPにクロストークを誘発される可能性がある。
In FIG. 7B, the figure shows that there are two subpixels (subpixels (B4, B8)) that induce crosstalk in the phase detection pixel P located at the bottom left corner of the blue pixel B within a single pixel group PG. However, referring to FIG. 7C as well, the subpixel Gr1 adjacent to the bottom of the blue pixel B and located at the top left corner of the first green pixel Gr of another pixel group may induce crosstalk in the phase detection pixel P of the blue pixel.
Similarly, within a single pixel group PG, the figure shows that there are two subpixels (subpixels (Gb6, Gb8)) that induce crosstalk to the phase detection pixel P located at the bottom right end of the second green pixel Gb, but referring to FIG. 7C, subpixel R3 located at the top right end of the red pixel R of another pixel group may also induce crosstalk to the phase detection pixel P of the second green pixel Gb.

図7Cを図7Bと共に参照すると、ブルーピクセルの左下端に配置された位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループに含まれた第2グリーンピクセルGbの右下端に位置した位相検出ピクセルPと対をなすことにより、左右焦点を調整する位相検出ピクセル対を構成し、第2グリーンピクセルGbの右下端に位置した位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループに含まれたブルーピクセルの左下端に配置された位相検出ピクセルPと対をなすことにより、左右焦点を調整する位相検出ピクセル対を構成する。
各カラーチャネルごとに、事前に定められた特定位置に配置された位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループPGにおいても、同一位置に配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGrの右下端に位置した位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループPGについても、同一に第1グリーンピクセルGrの右下端に配置され、レッドピクセルRの左下端に位置した位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループPGについても、同一にレッドピクセルRの左下端に配置される。
Referring to FIG. 7C together with FIG. 7B, the phase detection pixel P located at the lower left end of the blue pixel is paired with the phase detection pixel P located at the lower right end of the second green pixel Gb included in another pixel group to form a phase detection pixel pair that adjusts the left-right focus, and the phase detection pixel P located at the lower right end of the second green pixel Gb is paired with the phase detection pixel P located at the lower left end of the blue pixel included in another pixel group to form a phase detection pixel pair that adjusts the left-right focus.
For each color channel, the phase detection pixel P arranged at a specific position determined in advance is also arranged at the same position in other pixel groups PG.
For example, the phase detection pixel P located at the bottom right end of the first green pixel Gr is also positioned at the bottom right end of the first green pixel Gr for the other pixel groups PG, and the phase detection pixel P located at the bottom left end of the red pixel R is also positioned at the bottom left end of the red pixel R for the other pixel groups PG.

また、図7Bを参照すると、第1グリーンピクセルGrには、クロストークを誘発するサブピクセルが3個(サブピクセル(Gr6、Gr8、Gr1))であり、レッドピクセルRには、クロストークを誘発するサブピクセルが3個(サブピクセル(R4、R8、R3))であり、ブルーピクセルBには、クロストークを誘発するサブピクセルが3個(サブピクセル(B4、B8、B3))であり、第2グリーンピクセルGbには、クロストークを誘発するサブピクセルが3個(サブピクセル(Gb6、Gb8、Gb1))である。 Referring also to FIG. 7B, the first green pixel Gr has three subpixels that induce crosstalk (subpixels (Gr6, Gr8, Gr1)), the red pixel R has three subpixels that induce crosstalk (subpixels (R4, R8, R3)), the blue pixel B has three subpixels that induce crosstalk (subpixels (B4, B8, B3)), and the second green pixel Gb has three subpixels that induce crosstalk (subpixels (Gb6, Gb8, Gb1)).

本発明の実施形態によれば、位相検出ピクセルPは、カラーチャネルごとに、所定の個数で特定位置に配置されることにより、クロストーク誘発量は、カラーチャネルごとに実質的に同一になり、一定クロストークは、別途の補正なしに、容易に除去され得る。
従って、補正のための別途のハードウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの結合によって具現されるデジタルロジックを必要としない。
また、本発明の技術的思想によれば、位相検出ピクセルPが、カラーチャネルごとに、特定位置に均一に配置されることにより、カラーチャネルに含まれる位相検出ピクセルPの数は、最小化され、センシング信号の信号対ノイズ比(SNR)を向上させることができる。
According to an embodiment of the present invention, a predetermined number of phase detection pixels P are arranged at specific positions for each color channel, so that the amount of crosstalk induction is substantially the same for each color channel, and constant crosstalk can be easily removed without additional correction.
Therefore, no separate hardware for correction or digital logic implemented by a combination of hardware and software is required.
In addition, according to the technical idea of the present invention, the phase detection pixels P are uniformly arranged at specific positions for each color channel, thereby minimizing the number of phase detection pixels P included in the color channels, thereby improving the signal-to-noise ratio (SNR) of the sensing signal.

図8A~図8Fは、本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルPの多様な実施例を示す図である。
図8A~図8Fにおいては、カラーピクセルが、3×3行列に配列されたサブピクセルを含むノナセルについて説明する。
また、図8A~図8Fにおいて、重複説明は、互いに背馳しない範囲において省略する。
8A-8F are diagrams illustrating various examples of uniformly spaced phase detection pixels P according to embodiments of the present invention.
8A-8F, a nonacell is described in which a color pixel includes sub-pixels arranged in a 3×3 matrix.
Moreover, in FIG. 8A to FIG. 8F, repeated explanations will be omitted to the extent that they do not overlap with each other.

図8Aを参照すると、ピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルPは、カラーチャネルごとに一つずつ配置され、互いに上下に隣接したカラーチャネルに含まれた位相検出ピクセルPは、上下位相検出ピクセル対を構成する。
例えば、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、第1グリーンピクセルGrのすぐ下に隣接したブルーピクセルBの位相検出ピクセルPと、上下位相検出ピクセル対(例えば、位相検出ピクセル対PHD(図2))を構成する。
同様に、レッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPは、レッドピクセルRの上側にすぐ隣接した他のピクセルグループの内の第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPと、上下位相検出ピクセル対を構成する。
上下位相検出ピクセル対は、客体OBJECTに関する上下ディスパリティを提供し、イメージセンサ100(図1)は、ディスパリティを算出した結果に基づき、客体OBJECTに関する上下焦点を調節する。
Referring to FIG. 8A, the phase detection pixels P included in the pixel group are arranged one for each color channel, and the phase detection pixels P included in the color channels adjacent to each other vertically form an upper and lower phase detection pixel pair.
For example, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr forms an upper and lower phase detection pixel pair (e.g., phase detection pixel pair PHD (FIG. 2)) with the phase detection pixel P of the blue pixel B adjacent to the first green pixel Gr immediately below.
Similarly, the phase detection pixel P included in the red pixel R constitutes an upper and lower phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb in another pixel group immediately adjacent to the upper side of the red pixel R.
The upper and lower phase detection pixel pairs provide upper and lower disparities for the object OBJECT, and the image sensor 100 (FIG. 1) adjusts the upper and lower focus for the object OBJECT based on the calculated disparity.

図8Bを参照すると、位相検出ピクセルPは、カラーチャネルのコーナー(side)(例えば、図7A、図7B、及び図8A)ではない中間の辺(side)位置に配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、第1グリーンピクセルGrのすぐ右側に隣接したレッドピクセルRの位相検出ピクセルPと、左右位相検出ピクセル対(例えば、位相検出ピクセル対PHD(図2))を構成する。
同様に、ブルーピクセルBに含まれた位相検出ピクセルPは、ブルーピクセルBの左側に隣接した他のピクセルグループの内の第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPと、左右位相検出ピクセル対を構成し、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPは、第2グリーンピクセルGbの右側に隣接した他のピクセルグループの内のブルーピクセルBに含まれた位相検出ピクセルPと、左右位相検出ピクセル対を構成する。
それにより、客体OBJECTに関する左右焦点は、調節される。
Referring to FIG. 8B, the phase detection pixel P is located at a middle side location rather than at a corner side of the color channel (eg, FIGS. 7A, 7B, and 8A).
For example, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr constitutes a left-right phase detection pixel pair (e.g., a phase detection pixel pair PHD (FIG. 2)) together with the phase detection pixel P of the red pixel R adjacent to the first green pixel Gr on the immediate right side.
Similarly, the phase detection pixel P included in the blue pixel B forms a left-right phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb in another pixel group adjacent to the left side of the blue pixel B, and the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb forms a left-right phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the blue pixel B in another pixel group adjacent to the right side of the second green pixel Gb.
Thereby, the left and right focus for the object OBJECT is adjusted.

図8Cを図5Cと共に参照すると、位相検出ピクセルPは、メタルシールドMSz又はメタルシールドMSw(図5C)を含む。
メタルシールドMSz又はメタルシールドMSw(図5C)は、金属成分を含む素子であり、光の進行又は伝播を遮断することができるということは、前述の通りである。
メタルシールドMSz又はメタルシールドMSw(図5C)は、マイクロレンズMLz又はマイクロレンズMLw(図5C)の中心に入射された光の内の一部の経路を遮断することにより、遮断された位置のフォトダイオードPDz又はフォトダイオードPDw(図5C)への結像を抑制する。
Referring to FIG. 8C together with FIG. 5C, the phase detection pixel P includes a metal shield MSz or a metal shield MSw (FIG. 5C).
As described above, the metal shield MSz or the metal shield MSw (FIG. 5C) is an element containing a metal component and is capable of blocking the progression or propagation of light.
The metal shield MSz or metal shield MSw (FIG. 5C) blocks the path of part of the light incident on the center of the microlens MLz or microlens MLw (FIG. 5C), thereby suppressing imaging onto the photodiode PDz or photodiode PDw (FIG. 5C) at the blocked position.

本発明の実施形態によれば、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルP、及びブルーピクセルBに含まれた位相検出ピクセルPは、上下位相検出ピクセル対を構成し、レッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループの内の第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPと、上下位相検出ピクセル対を構成し、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPは、他のピクセルグループのうち、レッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPと、上下位相検出ピクセル対を構成する。
上下位相検出ピクセル対を構成する2つの位相検出ピクセルPの内の上側(top)に位置した位相検出ピクセルPは、例えば、上側にカラーフィルタCFz(図5C)を含み、下側にメタルシールドMSz(図5C)を含み、下側(bottom)に位置した位相検出ピクセルPは、例えば、下側にカラーフィルタCFw(図5C)を含み、上側にメタルシールドMSw(図5C)を含み、それにより、上下ディスパリティが検出される。
According to an embodiment of the present invention, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr and the phase detection pixel P included in the blue pixel B form an upper and lower phase detection pixel pair, the phase detection pixel P included in the red pixel R forms an upper and lower phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb in another pixel group, and the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb forms an upper and lower phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the red pixel R in another pixel group.
Of the two phase detection pixels P that constitute an upper and lower phase detection pixel pair, the phase detection pixel P located on the upper side (top) includes, for example, a color filter CFz (Figure 5C) on the upper side and a metal shield MSz (Figure 5C) on the lower side, and the phase detection pixel P located on the lower side (bottom) includes, for example, a color filter CFw (Figure 5C) on the lower side and a metal shield MSw (Figure 5C) on the upper side, thereby detecting upper and lower disparities.

図8Dを参照すると、メタルシールドMSz又はメタルシールドMSw(図5C)を含む位相検出ピクセルPは、左右一対で左右位相検出ピクセル対を構成する。
図8Dに示したメタルシールド・フォトダイオードタイプの位相検出ピクセルPは、図8Bで説明した位相検出ピクセルPの配列と類似しているものの、図8Cで説明したメタルシールドMSz又はメタルシールドMSwが適用された実施形態であるので、重複説明は、省略する。
左右位相検出ピクセル対を構成する2つの位相検出ピクセルPのう内の左側(left)に位置した位相検出ピクセルPは、例えば、左側にカラーフィルタCFz(図5C)を含み、右側にメタルシールドMSz(図5C)を含み、右側(right)に位置した位相検出ピクセルPは、例えば、右側にカラーフィルタCFw(図5C)を含み、左側にメタルシールドMSw(図5C)を含み、それにより、左右ディスパリティが検出される。
8D, the phase detection pixels P including the metal shield MSz or the metal shield MSw (FIG. 5C) form a left-right phase detection pixel pair.
Although the metal-shield photodiode type phase detection pixel P shown in FIG. 8D is similar to the arrangement of the phase detection pixel P described in FIG. 8B, it is an embodiment in which the metal shield MSz or the metal shield MSw described in FIG. 8C is applied, so that a duplicated description will be omitted.
The phase detection pixel P located on the left side of the two phase detection pixels P that constitute a left-right phase detection pixel pair includes, for example, a color filter CFz (Figure 5C) on the left side and a metal shield MSz (Figure 5C) on the right side, and the phase detection pixel P located on the right side includes, for example, a color filter CFw (Figure 5C) on the right side and a metal shield MSw (Figure 5C) on the left side, thereby detecting left-right disparity.

図8Eを参照すると、各カラーチャネルに含まれた位相検出ピクセルPは、いずれも互いに隣接する。
例えば、第1グリーンピクセルGrは、位相検出ピクセルPを右下端に含み、レッドピクセルRは、位相検出ピクセルPを左下端に含み、ブルーピクセルBは、位相検出ピクセルPを右上端に含み、第2グリーンピクセルGbは、位相検出ピクセルPを左上端にそれぞれ含み、結果として、1つのピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルPは、いずれも互いに隣接する。
互いに隣接した4個の位相検出ピクセルPは、左右方面のディスパリティ、及び上下方面のディスパリティをいずれも算出することができ、イメージセンサ100(図1)は、客体OBJECTに関する左右焦点及び上下焦点をいずれも調節することができる。
Referring to FIG. 8E, the phase detection pixels P included in each color channel are adjacent to each other.
For example, the first green pixel Gr includes a phase detection pixel P at its lower right end, the red pixel R includes a phase detection pixel P at its lower left end, the blue pixel B includes a phase detection pixel P at its upper right end, and the second green pixel Gb includes a phase detection pixel P at its upper left end, and as a result, the phase detection pixels P included in one pixel group are all adjacent to each other.
Four adjacent phase detection pixels P can calculate both left/right disparity and top/bottom disparity, and the image sensor 100 (FIG. 1) can adjust both the left/right focus and the top/bottom focus with respect to the object OBJECT.

図8Fを参照すると、ピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルPは、カラーチャネルごとに、1以上ずつ配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGr、レッドピクセルR、ブルーピクセルB、及び第2グリーンピクセルGbそれぞれは、2個の位相検出ピクセルPを含む。
図8Fに示した位相検出ピクセルPの配置は、図8Eに示した位相検出ピクセルPの配置に比べ、左右方向にそれぞれ2個の位相検出ピクセルPが含まれたパターンであるが、本発明の技術的思想は、それに制限されるものではない。
Referring to FIG. 8F, the phase detection pixels P included in the pixel group are arranged one or more for each color channel.
For example, each of the first green pixel Gr, the red pixel R, the blue pixel B, and the second green pixel Gb includes two phase detection pixels P.
The arrangement of the phase detection pixels P shown in Figure 8F is a pattern that includes two phase detection pixels P in each of the left and right directions compared to the arrangement of the phase detection pixels P shown in Figure 8E, but the technical idea of the present invention is not limited thereto.

本発明の実施形態によれば、いずれか1つのカラーフィルタに含まれた位相検出ピクセルPの位置は、他のカラーフィルタに含まれた位相検出ピクセルPと対称的である。
例えば、図8Aを参照すると、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPは、レッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPと、カラーフィルタを横切る横線を基準で対称であり、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、ブルーピクセルに含まれた位相検出ピクセルPと、ピクセルグループを横切る横線を基準に対称であり(いわゆる、X軸対称)、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPと同一位置に配置される。
According to an embodiment of the present invention, the position of the phase detection pixel P included in one color filter is symmetrical with respect to the phase detection pixel P included in the other color filter.
For example, referring to FIG. 8A , the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb is symmetrical to the phase detection pixel P included in the red pixel R with respect to a horizontal line that crosses the color filter, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr is symmetrical to the phase detection pixel P included in the blue pixel with respect to a horizontal line that crosses the pixel group (so-called X-axis symmetry), and the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr is positioned at the same position as the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb.

例えば、図8Eを参照すると、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、ピクセルグループを横切る横線及び縦線を基準に、レッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルP、ブルーピクセルに含まれた位相検出ピクセルP、及び第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPのいずれとも対称である(いわゆる、原点対称)。
また、本発明の技術的思想は、図8A~図8Fにわたって図に示した実施形態以外にも、カラーチャネル別クロストーク誘発量を一定にする多様な幾何学的対称構造を利用して実施され得る。
図8A~図8Dに示した上下位相検出ピクセル対、又は左右位相検出ピクセル対は、1×2配列(array)又は2×1配列(array)のマイクロレンズと称され、図8Eは、2×2行列(matrix)マイクロレンズとも称され、図8Fは、2×4行列マイクロレンズと称される。
For example, referring to FIG. 8E, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr is symmetrical to the phase detection pixel P included in the red pixel R, the phase detection pixel P included in the blue pixel, and the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb based on the horizontal and vertical lines that cross the pixel group (so-called origin symmetry).
Furthermore, the technical idea of the present invention may be implemented using various geometrically symmetrical structures that make the amount of crosstalk induced for each color channel constant, other than the embodiments shown in FIGS. 8A to 8F.
The upper and lower phase detection pixel pairs or the left and right phase detection pixel pairs shown in Figures 8A to 8D are referred to as a 1x2 array or a 2x1 array microlens, Figure 8E is also referred to as a 2x2 matrix microlens, and Figure 8F is referred to as a 2x4 matrix microlens.

図9A~図9Fは、本発明の実施形態による均一に配置される位相検出ピクセルPの多様な実施例を示す図である。
図9A~図9Fにおいては、カラーピクセルが4×4行列に配列されたサブピクセルを含むヘキサデカセル(hexadeca-cell)について説明する。
また、図9A~図9Fにおいて、重複説明は、互いに背馳しない範囲で省略する。
9A-9F are diagrams illustrating various examples of uniformly spaced phase detection pixels P according to embodiments of the present invention.
9A-9F, a hexadeca-cell is described in which the color pixel includes sub-pixels arranged in a 4×4 matrix.
Moreover, in Figures 9A to 9F, repeated explanations will be omitted to the extent that they do not overlap with each other.

図9Aを参照すると、ピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルPは、カラーチャネルごとに一つずつ配置され、互いに左右に隣接したカラーチャネルに含まれた位相検出ピクセルPは、左右位相検出ピクセル対を構成する。
例えば、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、レッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPと左右位相検出ピクセル対を構成し、ブルーピクセルBに含まれた位相検出ピクセルPは、ブルーピクセルBの左側に隣接した他のピクセルグループの内の第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPと左右位相検出ピクセル対を構成し、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPは、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPの右側に隣接した他のピクセルグループの内のブルーピクセルBに含まれた位相検出ピクセルPと左右位相検出ピクセル対を構成する。
Referring to FIG. 9A, the phase detection pixels P included in the pixel group are arranged one for each color channel, and the phase detection pixels P included in the color channels adjacent to each other on the left and right form a left and right phase detection pixel pair.
For example, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr forms a left-right phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the red pixel R, the phase detection pixel P included in the blue pixel B forms a left-right phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb in another pixel group adjacent to the left side of the blue pixel B, and the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb forms a left-right phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the blue pixel B in another pixel group adjacent to the right side of the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb.

図9Bを参照すると、互いに上下に隣接したカラーチャネルに含まれた位相検出ピクセルPは、上下位相検出ピクセル対を構成する。
例えば、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルPは、第1グリーンピクセルGrのすぐ下に隣接したブルーピクセルBの位相検出ピクセルPと上下位相検出ピクセル対を構成する。
同様に、レッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPは、レッドピクセルRの上側に隣接した他のピクセルグループの内の第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPと上下位相検出ピクセル対を構成し、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPは、第2グリーンピクセルGbの下側にすぐ隣接した他のピクセルグループの内のレッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPと上下位相検出ピクセル対を構成する。
Referring to FIG. 9B, phase detection pixels P included in vertically adjacent color channels form an upper and lower phase detection pixel pair.
For example, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr constitutes an upper and lower phase detection pixel pair with the phase detection pixel P of the blue pixel B adjacent to the first green pixel Gr immediately below.
Similarly, the phase detection pixel P included in the red pixel R forms an upper and lower phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb in another pixel group adjacent to the upper side of the red pixel R, and the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb forms an upper and lower phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the red pixel R in another pixel group immediately adjacent to the lower side of the second green pixel Gb.

図9Cを、図5C及び図8Dと共に参照すると、位相検出ピクセルPは、メタルシールドMSz又はメタルシールドMSw(図5C)を含む。
本発明の実施形態によれば、第1グリーンピクセルGrに含まれた位相検出ピクセルP、及びレッドピクセルRに含まれた位相検出ピクセルPは、左右位相検出ピクセル対を構成し、ブルーピクセルBに含まれた位相検出ピクセルPは、ブルーピクセルBの左側に隣接したピクセルグループの内の第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPと左右位相検出ピクセル対を構成し、第2グリーンピクセルGbに含まれた位相検出ピクセルPは、第2グリーンピクセルGbの右側にすぐ隣接した他のピクセルグループの内のブルーピクセルBに含まれた位相検出ピクセルPと左右位相検出ピクセル対を構成する。
9C in conjunction with FIGS. 5C and 8D, the phase detection pixel P includes a metal shield MSz or a metal shield MSw (FIG. 5C).
According to an embodiment of the present invention, the phase detection pixel P included in the first green pixel Gr and the phase detection pixel P included in the red pixel R form a left-right phase detection pixel pair, the phase detection pixel P included in the blue pixel B forms a left-right phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb in a pixel group adjacent to the left side of the blue pixel B, and the phase detection pixel P included in the second green pixel Gb forms a left-right phase detection pixel pair with the phase detection pixel P included in the blue pixel B in another pixel group immediately adjacent to the right side of the second green pixel Gb.

図9Dを参照すると、位相検出ピクセルPは、各カラーチャネルごとに、少なくとも2以上配置される。
本発明の実施形態によれば、位相検出ピクセルPは、カラーチャネルのコーナー(side)(例えば、図7A、図7B、及び図9A)、辺(side)(例えば、図8B)ではなく、カラーチャネルの中間に配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGrに含まれた2個の位相検出ピクセルPは、第1グリーンピクセルGrの枠(又は、縁)ではなく、内側に位置し、2個の位相検出ピクセルPは、上下に配置されることにより、上下位相検出ピクセル対を構成する。
Referring to FIG. 9D, at least two phase detection pixels P are arranged for each color channel.
According to an embodiment of the present invention, the phase detection pixel P is placed in the middle of a color channel, rather than at a corner (e.g., FIGS. 7A, 7B, and 9A) or a side (e.g., FIG. 8B) of the color channel.
For example, the two phase detection pixels P included in the first green pixel Gr are located inside the first green pixel Gr rather than on the frame (or edge) of the first green pixel Gr, and the two phase detection pixels P are arranged above and below each other, thereby forming an upper and lower phase detection pixel pair.

本発明の実施形態によれば、ピクセルグループの各カラーチャネルは、いずれか1つのカラーチャネルに配置された位相検出ピクセル対と、同一配置パターンを有する。
例えば、レッドピクセルR、ブルーピクセルB、及び第2グリーンピクセルGbは、2個の位相検出ピクセルPを含み、第1グリーンピクセルGrに配置された2個の位相検出ピクセルPと同一配置パターンを有する。
カラーチャネルごとに、位相検出ピクセルPが均一に配置されることにより、隣接ピクセルから誘発されるクロストークの量は、カラーチャネルごとに一定にするものとなり、カラーチャネルごとの一定のクロストークは、容易に除去され得る。
According to an embodiment of the present invention, each color channel of a pixel group has the same arrangement pattern with the phase detection pixel pairs arranged in any one of the color channels.
For example, the red pixel R, the blue pixel B, and the second green pixel Gb each include two phase detection pixels P, and have the same arrangement pattern as the two phase detection pixels P arranged in the first green pixel Gr.
By uniformly disposing the phase detection pixels P for each color channel, the amount of crosstalk induced from adjacent pixels is made constant for each color channel, and the constant crosstalk for each color channel can be easily eliminated.

図9Eを参照すると、各カラーチャネルには、2以上の位相検出ピクセルPを含み、互いに異なる2個のカラーチャネルの位相検出ピクセルPが、互いに隣接するように配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGrは、位相検出ピクセルPを、右下端に上下方向に連続して二つ含み、レッドピクセルRは、位相検出ピクセルPを、左下端に上下方向に連続して二つ含む。
第1グリーンピクセルGr及びレッドピクセルRに含まれた互いに隣接した4個の位相検出ピクセルPは、上下位相検出ピクセル対及び左右位相検出ピクセル対を構成する。
同様に、ブルーピクセルBは、位相検出ピクセルPを、左下端に上下方向に連続して二つ含み、第2グリーンピクセルGbは、位相検出ピクセルPを右下端に、上下方向に連続して二つ含み、それにより、互いに隣接した4個の位相検出ピクセルPは、上下位相検出ピクセル対及び左右位相検出ピクセル対を構成する。
Referring to FIG. 9E, each color channel includes two or more phase detection pixels P, and the phase detection pixels P of two different color channels are arranged adjacent to each other.
For example, the first green pixel Gr includes two phase detection pixels P arranged consecutively in the vertical direction at the bottom right edge, and the first red pixel R includes two phase detection pixels P arranged consecutively in the vertical direction at the bottom left edge.
Four adjacent phase detection pixels P included in the first green pixel Gr and the first red pixel R constitute an upper/lower phase detection pixel pair and a left/right phase detection pixel pair.
Similarly, the blue pixel B includes two phase detection pixels P arranged consecutively in the vertical direction at its lower left end, and the second green pixel Gb includes two phase detection pixels P arranged consecutively in the vertical direction at its lower right end, so that the four adjacent phase detection pixels P form an upper-lower phase detection pixel pair and a left-right phase detection pixel pair.

図9Fを参照すると、各カラーチャネルには、2以上の位相検出ピクセルPを含み、互いに異なる4個のカラーチャネルの位相検出ピクセルPが、いずれも互いに隣接するように配置される。
例えば、第1グリーンピクセルGrは、位相検出ピクセルPを、左上端及び右下端に含み、レッドピクセルRは、位相検出ピクセルPを、左下端及び右上端に含み、ブルーピクセルBは、位相検出ピクセルPを、右上端及び左下端に含み、第2グリーンピクセルGbは、位相検出ピクセルPを、左上端及び右下端に含み、結果として、1つのピクセルグループに含まれた位相検出ピクセルPは、いずれも互いに隣接する。
Referring to FIG. 9F, each color channel includes two or more phase detection pixels P, and the phase detection pixels P of the four different color channels are arranged adjacent to each other.
For example, the first green pixel Gr includes a phase detection pixel P at the upper left and lower right ends, the red pixel R includes a phase detection pixel P at the lower left and upper right ends, the blue pixel B includes a phase detection pixel P at the upper right and lower left ends, and the second green pixel Gb includes a phase detection pixel P at the upper left and lower right ends, and as a result, the phase detection pixels P included in one pixel group are all adjacent to each other.

図10は、本発明の実施形態によるモードごとに異なるデータ出力を説明するための図である。
図10においては、2×2行列に配列された4個のサブピクセルの集合であるテトラセルを例示して本発明の技術的思想について説明するが、前述のように、ノナセル、ヘキサデカセル、又はM×N行列に配列されたサブピクセルにも拡張的に適用される。
FIG. 10 is a diagram illustrating different data outputs for each mode according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 10 , the technical concept of the present invention will be described using a tetracell, which is a set of four subpixels arranged in a 2×2 matrix, as an example. However, as described above, the present invention can also be expanded to a nonacell, a hexadecacell, or subpixels arranged in an M×N matrix.

図10を参照すると、ピクセルアレイ110a又はピクセルアレイ110bは、モードにより、互いに異なるようにデータを出力する。
イメージセンサ100(図1)は、客体OBJECTを撮像するモードとして、第1モードMD1又は第2モードMD2を含み、それ以外に、撮像環境、撮像設定、又は撮像シナリオによる多様なモードをさらに含む。
一実施形態によれば、モード信号MDは、制御ロジック130(図1)に提供され、制御ロジック130は、イメージセンサ100が、第1モードMD1又は第2モードMD2で、客体OBJECTをセンシングするように制御する。
Referring to FIG. 10, the pixel array 110a or the pixel array 110b outputs data differently depending on the mode.
The image sensor 100 (FIG. 1) includes a first mode MD1 or a second mode MD2 as a mode for capturing an image of an object OBJECT, and further includes various other modes according to an imaging environment, an imaging setting, or an imaging scenario.
According to one embodiment, the mode signal MD is provided to the control logic 130 (FIG. 1), which controls the image sensor 100 to sense the object OBJECT in a first mode MD1 or a second mode MD2.

本発明の実施形態によれば、第1モードMD1は、高解像度のイメージが要求されるか、撮像環境の照度が高く、十分な光量を確保することができるか、あるいは正確なイメージ処理が要求(例えば、キャプチャ映像など)されるというようなシナリオに対応する撮像モードであり、第2モードMD2は、高解像度のイメージが要求される必要がないか、撮像環境の照度が低く、十分な光量を確保することができないか、あるいは迅速なイメージ処理が要求(例えば、プレビュー映像など)されるというようなシナリオに対応する撮像モードである。 According to an embodiment of the present invention, the first mode MD1 is an imaging mode corresponding to a scenario in which a high-resolution image is required, the illuminance of the imaging environment is high and sufficient light can be secured, or accurate image processing is required (e.g., capture video, etc.), and the second mode MD2 is an imaging mode corresponding to a scenario in which a high-resolution image is not required, the illuminance of the imaging environment is low and sufficient light cannot be secured, or rapid image processing is required (e.g., preview video, etc.).

一実施形態によれば、ピクセルアレイ110aは、第1モードMD1により、カラーピクセルに含まれた複数のサブピクセルそれぞれに対となるセンシング信号又はセンシングデータを生成する。
例えば、ピクセルアレイ110aは、第1グリーンピクセルGr及び第2グリーンピクセルGb、レッドピクセルR、並びにブルーピクセルBを含み、各カラーピクセルは、それぞれ4個のサブピクセルを含む。
各カラーチャネルに含まれた複数のサブピクセルは、それぞれが客体OBJECTをセンシングした結果として、センシング信号又はセンシングデータを生成する。
例えば、第1グリーンピクセルGrに含まれた4個のサブピクセル(Gr1、Gr2、Gr3、Gr4)それぞれは、当該サブピクセルのデータ表現深さ(depth)(例えば、解像度又はデータデプス)を最大帯域幅(maximum bandwidth)に有するセンシング信号又はセンシングデータを生成し、リードアウト回路150(図1)に出力する。
According to an embodiment, the pixel array 110a generates paired sensing signals or sensing data for each of a plurality of sub-pixels included in a color pixel in a first mode MD1.
For example, the pixel array 110a includes a first green pixel Gr, a second green pixel Gb, a red pixel R, and a blue pixel B, and each color pixel includes four sub-pixels.
A plurality of sub-pixels included in each color channel generate sensing signals or sensing data as a result of sensing an object OBJECT.
For example, each of the four sub-pixels (Gr1, Gr2, Gr3, Gr4) included in the first green pixel Gr generates a sensing signal or sensing data having a data expression depth (e.g., resolution or data depth) of the corresponding sub-pixel as a maximum bandwidth, and outputs the sensing signal or sensing data to the readout circuit 150 (FIG. 1).

一実施形態によれば、ピクセルアレイ110bは、第2モードMD2により、カラーピクセルに含まれた複数のサブピクセルそれぞれに関するセンシング信号又はセンシングデータを合算して出力する。
例えば、ピクセルアレイ110bは、第1グリーンピクセルGrに含まれた4個のサブピクセル(Gr1、Gr2、Gr3、Gr4)それぞれで生成されたセンシング信号又はセンシングデータを合算した後、リードアウト回路150(図1)に出力する。
例えば、第1グリーンピクセルGrのセンシング信号又はセンシングデータの合算値Gr’は、第1グリーンピクセルGrに含まれた4個のサブピクセル(Gr1、Gr2、Gr3、Gr4)それぞれのセンシング信号又はセンシングデータの和(Gr1’+Gr2’+Gr3’+Gr4’)に対応する(Gr=Gr1+Gr2+Gr3+Gr4)。
According to an embodiment, the pixel array 110b sums and outputs sensing signals or sensing data related to each of a plurality of sub-pixels included in a color pixel in the second mode MD2.
For example, the pixel array 110b sums up the sensing signals or sensing data generated in each of the four sub-pixels (Gr1, Gr2, Gr3, Gr4) included in the first green pixel Gr, and then outputs the sum to the readout circuit 150 (FIG. 1).
For example, the sum Gr' of the sensing signals or sensing data of the first green pixel Gr corresponds to the sum (Gr1'+Gr2'+Gr3'+Gr4') of the sensing signals or sensing data of each of the four sub-pixels (Gr1, Gr2, Gr3, Gr4) included in the first green pixel Gr (Gr=Gr1+Gr2+Gr3+Gr4).

同様に、第2グリーンピクセルGbのセンシング信号又はセンシングデータの合算値Gb’は、第1グリーンピクセルGbに含まれた4個のサブピクセル(Gb1、Gb2、Gb3、Gb4)それぞれのセンシング信号又はセンシングデータの和(Gb1’+Gb2’+Gb3’+Gb4’)に対応し、レッドピクセルRのセンシング信号又はセンシングデータの合算値R’は、第1レッドピクセルRに含まれた4個のサブピクセル(R1、R2、R3、R4)それぞれのセンシング信号又はセンシングデータの和(R1’+R2’+R3’+R4’)に対応し、ブルーピクセルBのセンシング信号又はセンシングデータの合算値B’は、第1ブルーピクセルBに含まれた4個のサブピクセル(B1、B2、B3、B4)それぞれのセンシング信号又はセンシングデータの和(B1’+B2’+B3’+B4’)に対応する。 Similarly, the sum Gb' of the sensing signals or sensing data of the second green pixel Gb corresponds to the sum (Gb1'+Gb2'+Gb3'+Gb4') of the sensing signals or sensing data of the four sub-pixels (Gb1, Gb2, Gb3, Gb4) included in the first green pixel Gb, the sum R' of the sensing signals or sensing data of the red pixel R corresponds to the sum (R1'+R2'+R3'+R4') of the sensing signals or sensing data of the four sub-pixels (R1, R2, R3, R4) included in the first red pixel R, and the sum B' of the sensing signals or sensing data of the blue pixel B corresponds to the sum (B1'+B2'+B3'+B4') of the sensing signals or sensing data of the four sub-pixels (B1, B2, B3, B4) included in the first blue pixel B.

本発明の実施形態によれば、ピクセルアレイ110a又はピクセルアレイ110bに位相検出ピクセルP(図4)が含まれる場合には、カラーチャネルに存在するサブピクセルの内の位相検出ピクセルPを除いた残りセンシングピクセルだけが合算される。
合算されたセンシングピクセルの信号又はデータは、複数のサブピクセルそれぞれの信号又はデータに比べ、さらに多くの情報(例えば、解像度、コントラスト(contrast)、感度(sensitivity)など)を含むものでもある。
すなわち、第2モードMD2によれば、光量が十分に確保されることがない場合にも、個別サブピクセルそれぞれのセンシング結果に比べ、明るさが増大され、ノイズが低減されることにより、撮像された映像の画質が向上される。
According to an embodiment of the present invention, when the pixel array 110a or the pixel array 110b includes a phase detection pixel P (FIG. 4), only the remaining sensing pixels excluding the phase detection pixel P among the sub-pixels present in the color channels are summed.
The signal or data of the summed sensing pixel may contain more information (eg, resolution, contrast, sensitivity, etc.) than the signals or data of each of the multiple sub-pixels.
That is, according to the second mode MD2, even if a sufficient amount of light is not secured, the brightness is increased and the noise is reduced compared to the sensing results of each individual sub-pixel, thereby improving the image quality of the captured image.

図11は、ピクセルPXの等価回路図である。
図11を参照すると、ピクセルPXは、光電変換素子、及び複数のトランジスタ、例えば、伝送トランジスタTX、リセットトランジスタRX、駆動トランジスタDX、及び選択トランジスタSXを含む。
光電変換素子は、例えば、フォトダイオードPDである。
光電変換素子は、フォトトランジスタ(photo transistor)、フォトゲート(photo gate)、ピンドフォトダイオード(pinned photo diode:PPD)、及びそれらの組み合わせの内の少なくとも一つである。
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of the pixel PX.
Referring to FIG. 11, a pixel PX includes a photoelectric conversion element and a number of transistors, for example, a transmission transistor TX, a reset transistor RX, a driving transistor DX, and a selection transistor SX.
The photoelectric conversion element is, for example, a photodiode PD.
The photoelectric conversion element is at least one of a phototransistor, a photogate, a pinned photodiode (PPD), and a combination thereof.

フォトダイオードPDは、PN接合ダイオードであり、入射した光量に比例し、電荷、すなわち、負電荷である電子と、正電荷である正孔とを生成し、入射した光の強さによって可変する光電荷を生成する。
伝送トランジスタTXは、ロウデコーダ120(図1)から提供される伝送制御信号TGにより、光電荷をフローティングディフュージョンノードFDに伝送する。
フローティングディフュージョンノードFD(又は、フローティングディフュージョン領域)は、光電荷を保存するためのキャパシタCによってモデリングされる。
フローティングディフュージョンノードFDに蓄電された光電荷による電位により、駆動トランジスタDXは、選択トランジスタSXに、光電荷を増幅して伝送する。
The photodiode PD is a PN junction diode that generates electric charges, i.e., negatively charged electrons and positively charged holes, in proportion to the amount of incident light, generating photocharges that vary depending on the intensity of the incident light.
The transfer transistor TX transfers the photocharges to the floating diffusion node FD in response to a transfer control signal TG provided by the row decoder 120 (FIG. 1).
The floating diffusion node FD (or the floating diffusion region) is modeled by a capacitor CH for storing photocharges.
Due to the potential due to the photocharges stored in the floating diffusion node FD, the drive transistor DX amplifies the photocharges and transmits them to the selection transistor SX.

駆動トランジスタDXは、ソースフォロワとして動作する。
駆動トランジスタDXは、フローティングディフュージョンノードFDの電荷量、言い替えれば、フローティングディフュージョンノードFDの電位による信号をゲート端子で受信し、受信した信号を、バッファリングして出力する。
選択トランジスタSXは、ゲート端子に印加される選択信号SELに応答し、ターンオンする。
選択トランジスタSXのドレインノードが、駆動トランジスタDXのソースノードに接続され、ロウデコーダ120から出力される選択信号SELに応答し、選択トランジスタSXがターンオンすれば、ピクセルPXに接続されたカラムラインCLに、フローティングディフージョンノードFDの電圧レベルに対応するレベルのピクセル信号VOUTが出力される。
The drive transistor DX operates as a source follower.
The drive transistor DX receives a signal based on the charge amount of the floating diffusion node FD, in other words, the potential of the floating diffusion node FD, at its gate terminal, and buffers and outputs the received signal.
The selection transistor SX is turned on in response to a selection signal SEL applied to the gate terminal.
The drain node of the selection transistor SX is connected to the source node of the driving transistor DX, and when the selection transistor SX is turned on in response to a selection signal SEL output from the row decoder 120, a pixel signal VOUT having a level corresponding to the voltage level of the floating diffusion node FD is output to the column line CL connected to the pixel PX.

リセットトランジスタRXは、ロウデコーダ120から提供されるリセット信号RSにより、フローティングディフージョンノードFDを、電源電圧VDDを基にリセットする。
リセットトランジスタRXは、フローティングディフージョンノードFDに蓄積された電荷を、周期的にリセットさせる。
リセットトランジスタRXのソース電極は、フローティングディフージョンノードFDと接続され、リセットトランジスタRXのドレイン電極は、電源電圧VDDに接続される。
リセットトランジスタRXが、ゲート端子に印加されるリセット制御信号RSに応答してターンオンすれば、リセットトランジスタRXのドレイン電極と接続された電源電圧VDDがフローティングディフュージョンノードFDに伝達される。
リセットトランジスタRXがターンオンするとき、フローティングディフュージョンノードFDに蓄積された電荷が排出され、フローティングディフュージョンノードFDがリセットされる。
The reset transistor RX resets the floating diffusion node FD based on the power supply voltage VDD in response to a reset signal RS provided from the row decoder 120 .
The reset transistor RX periodically resets the charge stored in the floating diffusion node FD.
The source electrode of the reset transistor RX is connected to the floating diffusion node FD, and the drain electrode of the reset transistor RX is connected to the power supply voltage VDD.
When the reset transistor RX is turned on in response to a reset control signal RS applied to the gate terminal, the power supply voltage VDD connected to the drain electrode of the reset transistor RX is transferred to the floating diffusion node FD.
When the reset transistor RX is turned on, the charge stored in the floating diffusion node FD is discharged, and the floating diffusion node FD is reset.

図12A及び図12Bは、本発明の実施形態によるセンシング信号の合算を行うピクセルPXの回路図である。
図11と背馳されない範囲において、重複説明は、省略する。
図12Aは、例えば、2個のサブピクセルSPXa及びサブピクセルSPXb(図6A)が合算されるピクセルPXxである場合を示し、図12Bは、例えば、4個のサブピクセル(SPXac、SPXbc、SPXad、SPXbd)(図6C)が合算されるピクセルPXxyである場合を示す。
12A and 12B are circuit diagrams of a pixel PX that sums sensing signals according to an embodiment of the present invention.
To the extent that it does not conflict with FIG. 11, a duplicated description will be omitted.
FIG. 12A shows, for example, a case where pixel PXx is formed by adding up two sub-pixels SPXa and SPXb (FIG. 6A), and FIG. 12B shows, for example, a case where pixel PXxy is formed by adding up four sub-pixels (SPXac, SPXbc, SPXad, SPXbd) (FIG. 6C).

図12Aを参照すると、ピクセルPXaは、第1フォトダイオードPD1a、第2フォトダイオードPD2a、第1伝送トランジスタTX1a、第2伝送トランジスタTX2a、リセットトランジスタRXa、駆動トランジスタDXa、選択トランジスタSXaを含む。
フローティングディフュージョンノードFDaは、第1フォトダイオードPD1a及び第2フォトダイオードPD2a、第1伝送トランジスタTX1a及び第2伝送トランジスタTX2aによって共有される。
第1フォトダイオードPD1a及び第1伝送トランジスタTX1aは、第1サブピクセルSPXa(図6A)と称され、第2フォトダイオードPD2a及び第2伝送トランジスタTX2aは、第2サブピクセルSPXb(図6A)と称される。
12A, a pixel PXa includes a first photodiode PD1a, a second photodiode PD2a, a first transfer transistor TX1a, a second transfer transistor TX2a, a reset transistor RXa, a drive transistor DXa, and a selection transistor SXa.
The floating diffusion node FDa is shared by the first and second photodiodes PD1a and PD2a, and the first and second transfer transistors TX1a and TX2a.
The first photodiode PD1a and the first transfer transistor TX1a are referred to as a first sub-pixel SPXa (FIG. 6A), and the second photodiode PD2a and the second transfer transistor TX2a are referred to as a second sub-pixel SPXb (FIG. 6A).

第1フォトダイオードPD1a及び第2フォトダイオードPD2aそれぞれは、光の強さによって可変する光電荷を生成する。
第1伝送トランジスタTX1aが、ゲート端子に印加される第1伝送制御信号TG1aに応答し、ターンオンすれば、第1フォトダイオードPD1aで生成された電荷(例えば、光電荷)が、フローティングディフージョンノードFDaに伝送されて保存される。
第2伝送トランジスタTX2aが、ゲート端子に印加される第2伝送制御信号TG2aに応答し、ターンオンすれば、第1フォトダイオードPD1aで生成された電荷は、フローティングディフージョンノードFDaに伝送されて保存される。
フローティングディフュージョンノードFDaに保存された電荷は、出力電圧VOUTaとして出力される。
Each of the first photodiode PD1a and the second photodiode PD2a generates photocharges that vary depending on the intensity of light.
When the first transmission transistor TX1a is turned on in response to a first transmission control signal TG1a applied to the gate terminal, charges (e.g., photocharges) generated in the first photodiode PD1a are transferred to and stored in the floating diffusion node FDa.
When the second transfer transistor TX2a is turned on in response to a second transfer control signal TG2a applied to the gate terminal, the charges generated in the first photodiode PD1a are transferred to and stored in the floating diffusion node FDa.
The charge stored in the floating diffusion node FDa is output as an output voltage VOUTa.

第1伝送制御信号TG1a及び第2伝送制御信号TG2aは、別個の信号であり、従って、第1伝送トランジスタTX1a及び第2伝送トランジスタTX2aのターンオン時点は、第1伝送制御信号TG1a及び第2伝送制御信号TG2aそれぞれによって独立して制御される。
一実施形態によれば、第1モードMD1である場合には、第1伝送制御信号TG1a及び第2伝送信号TG2aは、互いに異なる時間帯に印加され、第1伝送トランジスタTX1a及び第2伝送トランジスタTX2aは、それぞれ異なる時間帯にターンオンすることにより、フローティングディフュージョンノードFDaに、それぞれの光電荷を保存する。
第1伝送制御信号TG1a又は第2伝送信号TG2aの内のいずれか1つの信号が印加された後には、フローティングディフュージョンノードFDaのリセットのためのリセット信号RSaが印加され、その後、第1伝送制御信号TG1a又は第2伝送信号TG2aの内の他の信号が印加される。
一実施形態によれば、第2モードMD2である場合には、第1伝送制御信号TG1a及び第2伝送信号TG2aは、実質的に同一時間帯に印加され、第1伝送トランジスタTX1a及び第2伝送トランジスタTX2aは、実質的に同一時間帯にターンオンすることにより、フローティングディフュージョンノードFDaに、それぞれの光電荷を共に保存する。
The first transmission control signal TG1a and the second transmission control signal TG2a are separate signals, and therefore the turn-on times of the first transmission transistor TX1a and the second transmission transistor TX2a are independently controlled by the first transmission control signal TG1a and the second transmission control signal TG2a, respectively.
According to one embodiment, in the first mode MD1, the first transmission control signal TG1a and the second transmission signal TG2a are applied at different time periods, and the first transmission transistor TX1a and the second transmission transistor TX2a are turned on at different time periods, thereby storing respective photocharges in the floating diffusion node FDa.
After any one of the first transmission control signal TG1a or the second transmission signal TG2a is applied, a reset signal RSa for resetting the floating diffusion node FDa is applied, and then the other signal of the first transmission control signal TG1a or the second transmission signal TG2a is applied.
According to one embodiment, in the second mode MD2, the first transmission control signal TG1a and the second transmission signal TG2a are applied at substantially the same time, and the first transmission transistor TX1a and the second transmission transistor TX2a are turned on at substantially the same time, thereby storing their respective photocharges together in the floating diffusion node FDa.

図12Bを参照すると、ピクセルPXbは、複数の光電変換素子(例えば、4個の第1フォトダイオードPD1b~第4フォトダイオードPD4b)、第1伝送トランジスタTX1b~第4伝送トランジスタTX4b、リセットトランジスタRXb、駆動トランジスタDXb、及び選択トランジスタSXbを含む。
第1フォトダイオードPD1b~第4フォトダイオードPD4bそれぞれの上部には、マイクロレンズが配置される。
従って、マイクロレンズと光電変換素子との組み合わせが、1つのピクセルと称され、それにより、図12BのピクセルPXbは、4個のサブピクセルの組み合わせPXxy(図6C)と見なすこともできる。
Referring to FIG. 12B, pixel PXb includes a plurality of photoelectric conversion elements (e.g., four photodiodes, a first photodiode PD1b to a fourth photodiode PD4b), a first transmission transistor TX1b to a fourth transmission transistor TX4b, a reset transistor RXb, a driving transistor DXb, and a selection transistor SXb.
A microlens is disposed above each of the first photodiode PD1b to the fourth photodiode PD4b.
Therefore, a combination of a microlens and a photoelectric conversion element is referred to as one pixel, so that the pixel PXb in FIG. 12B can also be considered as a combination of four sub-pixels PXxy (FIG. 6C).

フローティングディフュージョンノードFDbは、4個の光電変換素子(例えば、第1フォトダイオードPD1b~第4フォトダイオードPD4b)、及び4個の伝送トランジスタ(TX1b、TX2b、TX3b、TX4b)によって共有される。
伝送トランジスタ(TX1b、TX2b、TX3b、TX4b)は、伝送制御信号(TG1b、TG2b、TG3b、TG4b)の電圧により、4個の光電変換素子(例えば、第1フォトダイオードPD1b~第4フォトダイオードPD4b)それぞれをフローティングディフュージョンノードFDbと接続させるか、あるいは遮断させる。
The floating diffusion node FDb is shared by four photoelectric conversion elements (for example, a first photodiode PD1b to a fourth photodiode PD4b) and four transfer transistors (TX1b, TX2b, TX3b, TX4b).
The transmission transistors (TX1b, TX2b, TX3b, TX4b) connect or cut off each of the four photoelectric conversion elements (e.g., the first photodiode PD1b to the fourth photodiode PD4b) to the floating diffusion node FDb depending on the voltage of the transmission control signal (TG1b, TG2b, TG3b, TG4b).

光電変換素子(例えば、第1フォトダイオードPD1b~第4フォトダイオードPD4b)に入射した光は、光電変換により、電荷として蓄積される。
第1フォトダイオードPD1b~第4フォトダイオードPD4bに蓄積された電荷が、フローティングディフュージョンノードFDbに伝達されれば、駆動トランジスタDXb及び選択トランジスタSXbを経て、出力電圧VOUTbとして外部に出力される。
フローティングディフュージョンノードFDbの電圧変化に対応する出力電圧VOUTbは、例えば、外部のリードアウト回路150(図1)に伝送される。
Light incident on the photoelectric conversion elements (for example, the first photodiode PD1b to the fourth photodiode PD4b) is converted into electric charges and stored.
When the charges stored in the first to fourth photodiodes PD1b to PD4b are transferred to the floating diffusion node FDb, they are output to the outside as an output voltage VOUTb via the driving transistor DXb and the selection transistor SXb.
An output voltage VOUTb corresponding to a voltage change at the floating diffusion node FDb is transmitted to, for example, an external readout circuit 150 (FIG. 1).

図13は、本発明の実施形態によるイメージセンサが適用されるマルチカメラモジュールを含む電子装置の概略構成を示すブロック図であり、図14は、図13のマルチカメラモジュールの詳細構成を示すブロック図である。 FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic device including a multi-camera module to which an image sensor according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 14 is a block diagram showing a detailed configuration of the multi-camera module of FIG. 13.

図13を参照すると、電子装置1000は、カメラモジュールグループ1100、アプリケーションプロセッサ1200、PMIC(power management integrated circuit)1300、及び外部メモリ1400を含む。
カメラモジュールグループ1100は、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)を含む。
たとえば、図には、3個のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)が配置された実施形態を示しているが、本実施形態は、それに制限されるものではない。
いくつかの実施形態においては、カメラモジュールグループ1100は、2個のカメラモジュールのみを含むように変形されても実施され得る。
また、いくつかの実施形態においては、カメラモジュールグループ1100は、n個(nは、4以上の自然数である)のカメラモジュールを含むように変形されても実施され得る。
Referring to FIG. 13, an electronic device 1000 includes a camera module group 1100, an application processor 1200, a power management integrated circuit (PMIC) 1300, and an external memory 1400.
The camera module group 1100 includes multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c).
For example, although the figures show an embodiment in which three camera modules (1100a, 1100b, 1100c) are arranged, the embodiment is not so limited.
In some embodiments, camera module group 1100 may be implemented in a modified form to include only two camera modules.
Also, in some embodiments, the camera module group 1100 may be modified to include n camera modules (n is a natural number equal to or greater than 4).

以下、図14を参照し、カメラモジュール1100bの詳細構成について、さらに具体的に説明するが、以下の説明は、本実施形態による他のカメラモジュール(1100a、1100c)についても、同一に適用される。
図14を参照すると、カメラモジュール1100bは、プリズム1105、光学経路フォールディング要素(optical path folding element:OPFE)1110、アクチェエータ1130、イメージセンシング装置1140、及びストレージ1150を含む。
The detailed configuration of the camera module 1100b will be described in more detail below with reference to FIG. 14, but the following description also applies equally to the other camera modules (1100a, 1100c) according to this embodiment.
Referring to FIG. 14, a camera module 1100 b includes a prism 1105 , an optical path folding element (OPFE) 1110 , an actuator 1130 , an image sensing device 1140 , and a storage 1150 .

プリズム1105は、光反射物質の反射面1107を含み、外部から入射する光Lの経路を変更させる。
いくつかの実施形態において、プリズム1105は、第1方向Xに入射した光Lの経路を、第1方向Xに垂直である第2方向Yに変更させる。
また、プリズム1105は、光反射物質の反射面1107を、中心軸1106を中心に、A方向に回転させるか、あるいは中心軸1106をB方向に回転させ、第1方向Xに入射した光Lの経路を、垂直である第2方向Yに変更させる。
このとき、OPFE1110も、第1方向X及び第2方向Yと垂直である第3方向Zに移動する。
The prism 1105 includes a reflecting surface 1107 made of a light reflecting material, and changes the path of light L incident from the outside.
In some embodiments, the prism 1105 redirects light L incident in a first direction X to a second direction Y that is perpendicular to the first direction X.
In addition, the prism 1105 rotates the reflecting surface 1107 of the light-reflecting material around the central axis 1106 in the direction A, or rotates the central axis 1106 in the direction B, thereby changing the path of the light L incident in the first direction X to a second direction Y that is perpendicular to the first direction X.
At this time, the OPFE 1110 also moves in a third direction Z perpendicular to the first direction X and the second direction Y.

いくつかの実施形態において、図に示すように、プリズム1105のA方向最大回転角度は、プラス(+)A方向には、15°以下であり、マイナス(-)A方向には、15°よりも大きくなるが、本実施形態は、それに制限されるものではない。
いくつかの実施形態において、プリズム1105は、プラス(+)B方向又はマイナス(-)B方向に20°前後、10°から20°、あるいは15°から20°の間で動くことができ、ここで、動く角度は、プラス(+)B方向又はマイナス(-)B方向に同一角度で動くか、あるいは1°前後の範囲で、ほぼ類似した角度まで動くことができる。
In some embodiments, as shown in the figures, the maximum rotation angle of prism 1105 in the A direction is less than or equal to 15° in the positive (+) A direction and greater than 15° in the negative (-) A direction, although the embodiments are not so limited.
In some embodiments, prism 1105 can move around 20° in the plus (+) B or minus (-) B direction, between 10° and 20°, or between 15° and 20°, where the angle of movement can be the same angle in the plus (+) B or minus (-) B direction, or can move to a similar angle, within a range of around 1°.

いくつかの実施形態において、プリズム1105は、光反射物質の反射面1107を、中心軸1106の延長方向と平行な第3方向(例えば、Z方向)に移動する。
OPFE1110は、例えば、m(ここで、mは、自然数である)個のグループからなる光学レンズを含む。
m個のレンズは、第2方向Yに移動し、カメラモジュール1100bの光学ズーム倍率(optical zoom ratio)を変更させる。
例えば、カメラモジュール1100bの基本光学ズーム倍率をZとするとき、OPFE1110に含まれたm個の光学レンズを移動させる場合、カメラモジュール1100bの光学ズーム倍率は、3Z又は5Z、あるいは5Z以上の光学ズーム倍率に変更される。
In some embodiments, the prism 1105 moves the reflective surface 1107 of the light-reflective material in a third direction (eg, the Z direction) parallel to the extension direction of the central axis 1106 .
The OPFE 1110 includes, for example, m groups of optical lenses (where m is a natural number).
The m lenses move in a second direction Y to change the optical zoom ratio of the camera module 1100b.
For example, when the basic optical zoom magnification of the camera module 1100b is Z, when m optical lenses included in the OPFE 1110 are moved, the optical zoom magnification of the camera module 1100b is changed to an optical zoom magnification of 3Z or 5Z, or greater than 5Z.

アクチェエータ1130は、OPFE1110又は光学レンズ(以下、光学レンズとする)を特定の位置に移動させる。
例えば、アクチェエータ1130は、正確なセンシングのために、イメージセンサ1142が、光学レンズの焦点距離(focal length)に位置するように、光学レンズの位置を調整する。
イメージセンシング装置1140は、イメージセンサ1142、制御ロジック1144、及びメモリ1146を含む。
イメージセンサ1142は、光学レンズを介して提供される光Lを利用し、センシング対象のイメージをセンシングする。
The actuator 1130 moves the OPFE 1110 or an optical lens (hereinafter referred to as the optical lens) to a specific position.
For example, the actuator 1130 adjusts the position of the optical lens so that the image sensor 1142 is located at the focal length of the optical lens for accurate sensing.
The image sensing device 1140 includes an image sensor 1142 , control logic 1144 , and a memory 1146 .
The image sensor 1142 senses an image of a sensing target using light L provided through an optical lens.

制御ロジック1144は、カメラモジュール1100bの全般的な動作を制御する。
例えば、制御ロジック1144は、制御信号ラインCSLbを介して提供された制御信号により、カメラモジュール1100bの動作を制御する。
メモリ1146は、較正データ1147のような、カメラモジュール1100bの動作に必要な情報を保存する。
較正データ1147は、カメラモジュール1100bが、外部から提供された光Lを利用し、イメージデータを生成するのに必要な情報を含む。
較正データ1147は、例えば、回転度(degree of rotation)に関する情報、焦点距離に関する情報、光学軸(optical axis)に関する情報などを含み得る。
カメラモジュール1100bが、光学レンズの位置によって焦点距離が変わるマルチステート(multi state)カメラ形態に具現される場合、較正データ1147は、光学レンズの各位置別(又は、ステート別)焦点距離値と、オートフォーカシング(auto focusing)に関する情報とを含み得る。
Control logic 1144 controls the overall operation of camera module 1100b.
For example, control logic 1144 controls the operation of camera module 1100b via control signals provided over control signal line CSLb.
Memory 1146 stores information necessary for the operation of camera module 1100b, such as calibration data 1147.
The calibration data 1147 includes information necessary for the camera module 1100b to utilize the externally provided light L to generate image data.
Calibration data 1147 may include, for example, information regarding the degree of rotation, information regarding the focal length, information regarding the optical axis, and the like.
If the camera module 1100b is implemented as a multi-state camera in which the focal length changes depending on the position of the optical lens, the calibration data 1147 may include focal length values for each position (or state) of the optical lens and information regarding autofocusing.

ストレージ1150は、イメージセンサ1142を介してセンシングされたイメージデータを保存する。
ストレージ1150は、イメージセンシング装置1140の外部に配置され、イメージセンシング装置1140を構成するセンサチップとスタックされた形態に具現される。
いくつかの実施形態において、ストレージ1150は、EEPROM(electrically erasable programmable read only memory)によって具現されるが、本実施形態は、それに制限されるものではない。
The storage 1150 stores image data sensed via the image sensor 1142 .
The storage 1150 is disposed outside the image sensing device 1140 and is implemented in a stacked form with a sensor chip constituting the image sensing device 1140 .
In some embodiments, storage 1150 is embodied by an electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), although the present embodiments are not limited thereto.

図13と図14とを共に参照すると、いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれは、アクチェエータ1130を含む。
それにより、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれは、その内部に含まれたアクチェエータ1130の動作による、互いに同一であったり、互いに異なったりする較正データ1147を含む。
いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)の内、例えば、1つのカメラモジュール1100bは、前述のプリズム1105とOPFE1110とを含むフォールデッドレンズ(folded lens)形態のカメラモジュールであり、例えば、残りカメラモジュール(1100a、1100c)は、プリズム1105とOPFE1110とが含まれていないバーティカル(vertical)形態のカメラモジュールであるが、本実施形態は、それらに制限されるものではない。
13 and 14, in some embodiments, each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) includes an actuator 1130.
Thereby, each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) includes calibration data 1147 that may be identical or different from one another due to the operation of the actuator 1130 contained therein.
In some embodiments, among the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c), for example, one camera module 1100b is a folded lens type camera module including the above-mentioned prism 1105 and OPFE 1110, and for example, the remaining camera modules (1100a, 1100c) are vertical type camera modules that do not include the prism 1105 and OPFE 1110, but this embodiment is not limited thereto.

いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)の内の、例えば、1つのカメラモジュール1100cは、例えば、IR(infrared)を利用し、深さ(デプス)情報を抽出するバーティカル形態のデプスカメラ(depth camera)である。
その場合、アプリケーションプロセッサ1200は、そのようなデプスカメラから提供されたイメージデータと、異なるカメラモジュール、例えば、カメラモジュール1100a又は1100bから提供されたイメージデータとを併合し(merge)、三次元デプスイメージ(3D depth image)を生成する。
In some embodiments, one of the camera modules (1100a, 1100b, 1100c), for example the camera module 1100c, is a vertical depth camera that uses, for example, infrared (IR) to extract depth information.
In that case, the application processor 1200 merges image data provided from such a depth camera with image data provided from a different camera module, for example, camera module 1100a or 1100b, to generate a three-dimensional depth image.

いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)の内の少なくとも2つのカメラモジュール、例えば、カメラモジュール(1100a、1100b)は、互いに異なる観測視野(field of view(視野角))を有する。
その場合、例えば、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)の内の少なくとも2つのカメラモジュール、例えば、カメラモジュール(1100a、1100b)の光学レンズは、互いに異なるものであるが、それに制限されるものではない。
また、いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれの視野角は、互いに異なり得る。
その場合、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれに含まれた光学レンズも、互いに異なりうるが、それに制限されるものではない。
In some embodiments, at least two camera modules of the plurality of camera modules (1100a, 1100b, 1100c), for example camera modules (1100a, 1100b), have different fields of view.
In that case, for example, the optical lenses of at least two of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c), for example camera modules (1100a, 1100b), are different from each other, but are not limited thereto.
Also, in some embodiments, the viewing angles of each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) may be different from each other.
In this case, the optical lenses included in each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) may be different from each other, but are not limited thereto.

いくつかの実施形態において、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれは、互いに物理的に分離されて配置される。
すなわち、1つのイメージセンサ1142のセンシング領域を、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)が分割して使用するのではなく、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれの内部に、独立したイメージセンサ1142が配置される。
In some embodiments, each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) is positioned physically separate from one another.
In other words, rather than dividing the sensing area of a single image sensor 1142 among multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c), an independent image sensor 1142 is disposed inside each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c).

再び図13を参照すると、アプリケーションプロセッサ1200は、イメージ処理装置1210、メモリコントローラ1220、内部メモリ1230を含む。
アプリケーションプロセッサ1200は、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)と分離されて具現される。
例えば、アプリケーションプロセッサ1200と、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)は、別途の半導体チップに、互いに分離されて具現される。
イメージ処理装置1210は、複数のサブイメージプロセッサ(1212a、1212b、1212c)、イメージ生成器1214、及びカメラモジュールコントローラ1216を含む。
Referring again to FIG. 13, the application processor 1200 includes an image processing unit 1210, a memory controller 1220, and an internal memory 1230.
The application processor 1200 is implemented separately from the multiple camera modules 1100a, 1100b, and 1100c.
For example, the application processor 1200 and the camera modules 1100a, 1100b, and 1100c may be implemented separately from each other on separate semiconductor chips.
The image processing device 1210 includes a number of sub-image processors ( 1212 a , 1212 b , 1212 c ), an image generator 1214 , and a camera module controller 1216 .

イメージ処理装置1210は、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)の個数に対応する個数の複数のサブイメージプロセッサ(1212a、1212b、1212c)を含むものである。
それぞれのカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)から生成されたイメージデータは、互いに分離されたイメージ信号ライン(ISLa、ISLb、ISLc)を介し、対応するサブイメージプロセッサ(1212a、1212b、1212c)に提供される。
The image processing device 1210 includes a number of sub-image processors (1212a, 1212b, 1212c) corresponding to the number of camera modules (1100a, 1100b, 1100c).
Image data generated from each camera module (1100a, 1100b, 1100c) is provided to a corresponding sub-image processor (1212a, 1212b, 1212c) via mutually separated image signal lines (ISLa, ISLb, ISLc).

例えば、カメラモジュール1100aから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインISLaを介し、サブイメージプロセッサ1212aに提供され、カメラモジュール1100bから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインISLbを介し、サブイメージプロセッサ1212bに提供され、カメラモジュール1100cから生成されたイメージデータは、イメージ信号ラインISLcを介し、サブイメージプロセッサ1212cに提供される。
そのようなイメージデータ伝送は、例えば、MIPI(mobile industry processor interface)に基づくカメラ直列インターフェース(camera serial interface:CSI)を利用して行われるが、本実施形態は、それに制限されるものではない。
For example, image data generated from camera module 1100a is provided to sub-image processor 1212a via image signal line ISLa, image data generated from camera module 1100b is provided to sub-image processor 1212b via image signal line ISLb, and image data generated from camera module 1100c is provided to sub-image processor 1212c via image signal line ISLc.
Such image data transmission is performed, for example, using a camera serial interface (CSI) based on the mobile industry processor interface (MIPI), but the present embodiment is not limited thereto.

なお、いくつかの実施形態において、1つのサブイメージプロセッサが、複数個のカメラモジュールに対応するように配置される。
例えば、サブイメージプロセッサ1212aとサブイメージプロセッサ1212cとが、図に示しているように、互いに分離されて具現されるのではなく、1つのサブイメージプロセッサに統合されて具現され、カメラモジュール1100aとカメラモジュール1100cとから提供されたイメージデータは、選択素子(例えば、マルチプレクサ)などを介して選択された後、統合されたサブイメージプロセッサに提供される。
それぞれのサブイメージプロセッサ(1212a、1212b、1212c)に提供されたイメージデータは、イメージ生成器1214に提供される。
イメージ生成器1214は、イメージ生成情報(generating information)又はモード信号MDにより、それぞれのサブイメージプロセッサ(1212a、1212b、1212c)から提供されたイメージデータを利用し、出力イメージを生成する。
In some embodiments, one sub-image processor is arranged to correspond to a plurality of camera modules.
For example, sub-image processor 1212a and sub-image processor 1212c are not embodied separately from each other as shown in the figure, but are integrated into a single sub-image processor, and image data provided from camera module 1100a and camera module 1100c is selected via a selection element (e.g., a multiplexer) and then provided to the integrated sub-image processor.
The image data provided to each of the sub-image processors (1212a, 1212b, 1212c) is provided to an image generator 1214.
The image generator 1214 generates an output image using image data provided from each of the sub-image processors 1212a, 1212b, and 1212c in response to image generating information or a mode signal MD.

具体的には、イメージ生成器1214は、イメージ生成情報又はモード信号MDにより、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)から生成されたイメージデータの内の少なくとも一部を併合し、出力イメージを生成する。
また、イメージ生成器1214は、イメージ生成情報又はモード信号により、互いに異なる視野角を有するカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)から生成されたイメージデータの内のいずれか一つを選択し、出力イメージを生成する。
Specifically, the image generator 1214 combines at least a portion of the image data generated from the camera modules 1100a, 1100b, and 1100c having different viewing angles according to the image generation information or mode signal MD to generate an output image.
In addition, the image generator 1214 selects one of the image data generated from the camera modules 1100a, 1100b, and 1100c having different viewing angles according to image generation information or a mode signal, and generates an output image.

本発明の実施形態により、図4をさらに参照すると、イメージ生成器1214は、複数のサブピクセルそれぞれから出力されたセンシング信号を変換したイメージデータそれぞれを合算する(デジタル合算)。
例えば、図4には、9個のサブピクセルの集合であるノナセルを例示しているが、イメージ生成器1214は、各カラーチャネルに含まれた複数のサブピクセルを個別的にアナログ・デジタル変換した結果であるイメージデータを受信し、サブピクセルの内のセンシングピクセルの個数(8個)に対応するイメージデータをその後に合算することができる。
According to an embodiment of the present invention, and still referring to FIG. 4, the image generator 1214 sums (digitally sums) each of the image data obtained by converting the sensing signals output from each of the sub-pixels.
For example, FIG. 4 illustrates a nona cell that is a collection of nine sub-pixels, and the image generator 1214 receives image data that is the result of individual analog-to-digital conversion of multiple sub-pixels included in each color channel, and can then sum image data corresponding to the number of sensing pixels (eight) among the sub-pixels.

いくつかの実施形態において、イメージ生成情報は、ズーム信号(zoom signal又はzoom factor)を含む。
また、いくつかの実施形態において、モード信号は、例えば、ユーザから選択されたモードに基づく信号である。
イメージ生成情報がズーム信号(ズームファクタ)であり、それぞれのカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)が、互いに異なる観測視野(視野角)を有する場合、イメージ生成器1214は、ズーム信号の種類により、互いに異なる動作を実行する。
In some embodiments, the image generation information includes a zoom signal or zoom factor.
Also, in some embodiments, the mode signal is a signal based on a mode selected by a user, for example.
When the image generation information is a zoom signal (zoom factor) and each camera module (1100a, 1100b, 1100c) has a different observation field of view (viewing angle), the image generator 1214 performs different operations depending on the type of zoom signal.

例えば、ズーム信号が、第1信号である場合、カメラモジュール1100aから出力されたイメージデータと、カメラモジュール1100cから出力されたイメージデータとを併合した後、併合されたイメージ信号と、併合に使用されていないカメラモジュール1100bから出力されたイメージデータとを利用し、出力イメージを生成する。
もしズーム信号が、第1信号と異なる第2信号である場合、イメージ生成器1214は、そのようなイメージデータ併合を行わず、それぞれのカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)から出力されたイメージデータの内のいずれか一つを選択し、出力イメージを生成する。
しかし、本実施形態は、それに制限されるものではなく、必要により、イメージデータを処理する方法は、どのようにも変形されて実施され得る。
For example, when the zoom signal is a first signal, the image data output from camera module 1100a and the image data output from camera module 1100c are merged, and then an output image is generated using the merged image signal and the image data output from camera module 1100b that is not used in the merging.
If the zoom signal is a second signal different from the first signal, the image generator 1214 does not perform such image data merging, but instead selects one of the image data output from each camera module (1100a, 1100b, 1100c) to generate an output image.
However, the present embodiment is not limited thereto, and the method of processing image data may be modified in any manner as necessary.

いくつかの実施形態において、イメージ生成器1214は、複数のサブイメージプロセッサ(1212a、1212b、1212c)の内の少なくとも一つから、露出時間が異なる複数のイメージデータを受信し、複数のイメージデータにつき、HDR(high dynamic range)処理を行うことにより、ダイナミックレンジが増大化された併合されたイメージデータを生成する。
カメラモジュールコントローラ1216は、それぞれのカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)に、制御信号を提供する。
カメラモジュールコントローラ1216から生成された制御信号は、互いに分離された制御信号ライン(CSLa、CSLb、CSLc)を介し、対応するカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)に提供される。
In some embodiments, the image generator 1214 receives multiple image data with different exposure times from at least one of the multiple sub-image processors (1212a, 1212b, 1212c) and performs HDR (high dynamic range) processing on the multiple image data to generate merged image data with an increased dynamic range.
The camera module controller 1216 provides control signals to each of the camera modules (1100a, 1100b, 1100c).
The control signals generated by the camera module controller 1216 are provided to the corresponding camera modules (1100a, 1100b, 1100c) via mutually separated control signal lines (CSLa, CSLb, CSLc).

複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)の内のいずれか一つはズーム信号を含むイメージ生成情報、又はモード信号により、マスター(master)カメラ(例えば、カメラモジュール1100b)に指定され、残りカメラモジュール(例えば、カメラモジュール(1100a、1100c)は、スレーブ(slave)カメラに指定される。
そのような情報は、制御信号に含まれ、互いに分離された制御信号ライン(CSLa、CSLb、CSLc)を介し、対応するカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)に提供される。
ズームファクタ又は動作モード信号により、マスター及びスレーブとして動作するカメラモジュールが変更される。
例えば、カメラモジュール1100aの視野角が、カメラモジュール1100bの視野角より広く、ズームファクタが低いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール1100bがマスターとして動作し、カメラモジュール1100aがスレーブとして動作する。
反対に、ズームファクタが高いズーム倍率を示す場合、カメラモジュール1100aがマスターとして動作し、カメラモジュール1100bがスレーブとして動作する。
One of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) is designated as a master camera (e.g., camera module 1100b) by image generation information including a zoom signal or a mode signal, and the remaining camera modules (e.g., camera modules 1100a and 1100c) are designated as slave cameras.
Such information is included in control signals and provided to corresponding camera modules (1100a, 1100b, 1100c) via separate control signal lines (CSLa, CSLb, CSLc).
The zoom factor or operating mode signal changes which camera modules act as master and slave.
For example, if the viewing angle of the camera module 1100a is wider than that of the camera module 1100b and the zoom factor indicates a lower zoom magnification, the camera module 1100b acts as the master and the camera module 1100a acts as the slave.
Conversely, when the zoom factor indicates a high zoom magnification, camera module 1100a acts as the master and camera module 1100b acts as the slave.

いくつかの実施形態において、カメラモジュールコントローラ1216から、それぞれのカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)に提供される制御信号は、シンクイネーブル信号(sync enable)信号を含む。
例えば、カメラモジュール1100bがマスターカメラであり、カメラモジュール(1100a、1100c)がスレーブカメラである場合、カメラモジュールコントローラ1216は、カメラモジュール1100bにシンクイネーブル信号を伝送する。
そのようなシンクイネーブル信号を提供されたカメラモジュール1100bは、提供されたシンクイネーブル信号を基に、シンク信号(sync signal)を生成し、生成されたシンク信号を、シンク信号ラインSSLを介し、カメラモジュール(1100a、1100c)に提供する。
カメラモジュール1100bとカメラモジュール(1100a、1100c)は、そのようなシンク信号に同期化され、イメージデータをアプリケーションプロセッサ1200に伝送する。
In some embodiments, the control signals provided from the camera module controller 1216 to each camera module (1100a, 1100b, 1100c) include a sync enable signal.
For example, if the camera module 1100b is the master camera and the camera modules (1100a, 1100c) are slave cameras, the camera module controller 1216 transmits a sync enable signal to the camera module 1100b.
The camera module 1100b, which has received such a sync enable signal, generates a sync signal based on the received sync enable signal and provides the generated sync signal to the camera modules (1100a, 1100c) via the sync signal line SSL.
The camera module 1100 b and the camera modules 1100 a and 1100 c are synchronized with such a sync signal and transmit image data to the application processor 1200 .

いくつかの実施形態において、カメラモジュールコントローラ1216から、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)に提供される制御信号は、モード信号によるモード情報を含む。
そのようなモード情報に基づき、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)は、センシング速度と関係し、第1動作モード及び第2動作モードで動作する。
複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)は、第1動作モードにおいて、第1速度でイメージ信号を生成し(例えば、第1フレームレートのイメージ信号を生成する)、それを第1速度より速い第2速度でエンコーディングし(例えば、第1フレームレートより高い第2フレームレートのイメージ信号をエンコーディングする)、エンコーディングされたイメージ信号を、アプリケーションプロセッサ1200に伝送する。
このとき、第2速度は、第1速度の30倍以下である。
In some embodiments, the control signals provided from the camera module controller 1216 to the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) include mode information via a mode signal.
Based on such mode information, the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) operate in a first operation mode and a second operation mode related to the sensing speed.
In a first operating mode, the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) generate image signals at a first rate (e.g., generate image signals at a first frame rate), encode them at a second rate faster than the first rate (e.g., encode image signals at a second frame rate higher than the first frame rate), and transmit the encoded image signals to the application processor 1200.
At this time, the second speed is 30 times or less than the first speed.

アプリケーションプロセッサ1200は、受信したイメージ信号、言い替えれば、エンコーディングされたイメージ信号を、内部に具備されるメモリ1230、又はアプリケーションプロセッサ1200の外部メモリ1400に保存し、その後、メモリ1230又は外部メモリ1400から、エンコーディングされたイメージ信号を読み取ってデコーディングし、デコーディングされたイメージ信号に基づいて生成されるイメージデータをディスプレイする。
例えば、イメージ処理装置1210の複数のサブプロセッサ(1212a、1212b、1212c)の内の対応するサブプロセッサがデコーディングを行い、またデコーディングされたイメージ信号につき、イメージ処理を行う。
The application processor 1200 stores the received image signal, in other words, the encoded image signal, in an internal memory 1230 or an external memory 1400 of the application processor 1200, and then reads and decodes the encoded image signal from the memory 1230 or the external memory 1400, and displays image data generated based on the decoded image signal.
For example, a corresponding sub-processor among a plurality of sub-processors (1212a, 1212b, 1212c) of the image processing device 1210 performs decoding and image processing on the decoded image signal.

複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)は、第2動作モードにおいて、第1速度より遅い第3速度でイメージ信号を生成し(例えば、第1フレームレートより低い第3フレームレートのイメージ信号を生成する)、イメージ信号をアプリケーションプロセッサ1200に伝送する。
アプリケーションプロセッサ1200に提供されるイメージ信号は、エンコーディングされていない信号である。
アプリケーションプロセッサ1200は、受信したイメージ信号につき、イメージ処理を行うか、あるいはイメージ信号を、メモリ1230又は外部メモリ1400に保存する。
In a second operating mode, the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) generate image signals at a third rate slower than the first rate (e.g., generate image signals at a third frame rate lower than the first frame rate) and transmit the image signals to the application processor 1200.
The image signal provided to the application processor 1200 is an unencoded signal.
The application processor 1200 performs image processing on the received image signal or stores the image signal in the memory 1230 or the external memory 1400 .

PMIC1300は、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれに、電力、例えば、電源電圧を供給する。
例えば、PMIC1300は、アプリケーションプロセッサ1200の制御下、電源信号ラインPSLaを介し、カメラモジュール1100aに第1電力を供給し、電源信号ラインPSLbを介し、カメラモジュール1100bに第2電力を供給し、電源信号ラインPSLcを介し、カメラモジュール1100cに第3電力を供給する。
PMIC1300は、アプリケーションプロセッサ1200からの電力制御信号PCONに応答し、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれに対応する電力を生成し、また電力のレベルを調整する。
電力制御信号PCONは、複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)の動作モード別に電力調整信号を含む。
例えば、動作モードは、低電力モード(low power mode)を含み得、このとき、電力制御信号PCONは、低電力モードで動作するカメラモジュール、及び設定される電力レベルに関する情報を含む。
複数のカメラモジュール(1100a、1100b、1100c)それぞれに提供される電力のレベルは、互いに同一でもあり、互いに異なってもいる。
また、電力レベルは、動的に変更され得る。
The PMIC 1300 supplies power, for example, a power supply voltage, to each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c).
For example, under the control of the application processor 1200, the PMIC 1300 supplies a first power to the camera module 1100a via a power supply signal line PSLa, supplies a second power to the camera module 1100b via a power supply signal line PSLb, and supplies a third power to the camera module 1100c via a power supply signal line PSLc.
The PMIC 1300 responds to a power control signal PCON from the application processor 1200 to generate power corresponding to each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) and adjust the power level.
The power control signal PCON includes a power adjustment signal for each operation mode of the camera modules 1100a, 1100b, and 1100c.
For example, the operating mode may include a low power mode, where the power control signal PCON includes information regarding the camera module operating in the low power mode and the power level to be set.
The levels of power provided to each of the multiple camera modules (1100a, 1100b, 1100c) may be the same or different from one another.
The power level can also be changed dynamically.

図15は、本発明の実施形態による電子装置30の概略構成を示すブロック図である。
図15を参照すると、電子装置30には、プロセッサ31、メモリ32、ストレージ装置33、イメージセンサ34、入出力装置35、及び電源供給器36を含み、各構成は、バスを介し、互いに通信する。
図15のイメージセンサ34として、図1のイメージセンサ100が適用されるが、重複説明は、省略する。
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic device 30 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 15, an electronic device 30 includes a processor 31, a memory 32, a storage device 33, an image sensor 34, an input/output device 35, and a power supply 36, and each component communicates with each other via a bus.
The image sensor 100 in FIG. 1 is applied as the image sensor 34 in FIG. 15, but a duplicated description will be omitted.

プロセッサ31は、電子装置30の動作に必要な特定計算又はタスク(task)を実行する。
メモリ32及びストレージ装置33は、電子装置30の動作に必要なデータを保存する。
例えば、プロセッサ31は、マイクロプロセッサ、CPU(central processing unit)、AP(application processor)などを含み、メモリ32は、揮発性メモリ及び/又は不揮発性メモリを含み、ストレージ装置33は、SSD(solid static driver)、HDD(hard disk drive)、CD-ROM(compact disc read only memory)などを含む。
入出力装置35は、キーボード、キーパッド、マウスのような入力手段、及びプリンタ、ディスプレイのような出力手段を含む。
電源供給器36は、電子装置30の動作に必要な動作電圧を供給する。
Processor 31 performs specific calculations or tasks necessary for the operation of electronic device 30 .
The memory 32 and storage device 33 store data necessary for the operation of the electronic device 30 .
For example, the processor 31 includes a microprocessor, a CPU (central processing unit), an AP (application processor), etc., the memory 32 includes a volatile memory and/or a non-volatile memory, and the storage device 33 includes an SSD (solid static driver), an HDD (hard disk drive), a CD-ROM (compact disc read only memory), etc.
The input/output device 35 includes input means such as a keyboard, a keypad, and a mouse, and output means such as a printer and a display.
The power supply 36 provides the operating voltage required for the operation of the electronic device 30 .

図16は、本発明の実施形態による電子装置1aの概略構成を示すブロック図である。
図16を参照すると、本発明の実施形態による電子装置1aは、イメージセンサ10a、イメージ信号処理器(image signal processor:ISP)20a、アプリケーションプロセッサ(AP)30a、ディスプレイ装置50a、ワーキングメモリ40a、ストレージ装置60a、ユーザインターフェース70a、及び無線送受信部80aを含む。
図1のイメージセンサ100が、図17のイメージセンサ10aとして動作するが、重複説明は、省略する。
FIG. 16 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic device 1a according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 16, an electronic device 1a according to an embodiment of the present invention includes an image sensor 10a, an image signal processor (ISP) 20a, an application processor (AP) 30a, a display device 50a, a working memory 40a, a storage device 60a, a user interface 70a, and a wireless transceiver unit 80a.
The image sensor 100 in FIG. 1 operates as the image sensor 10a in FIG. 17, but a duplicated description will be omitted.

イメージセンサ10aは、受信した光信号を基に、イメージデータ、例えば、ロウ(raw)イメージデータを生成し、二進データをイメージ信号処理器(ISP)20aに提供する。
イメージ信号処理器(ISP)20aは、イメージに関するデジタルデータであるイメージデータIDAT(図1)のデータ形式を変更するイメージ処理(例えば、ベイヤーパターンのイメージデータIDATを、YUV形式又はRGB形式に変更する)、ノイズ除去、明るさ調整、鮮明度(sharpness)調整のような、画質向上のためのイメージ処理などを行う。
The image sensor 10a generates image data, for example, raw image data, based on the received optical signal, and provides the binary data to an image signal processor (ISP) 20a.
The image signal processor (ISP) 20a performs image processing to change the data format of the image data IDAT (FIG. 1), which is digital data related to an image (e.g., converting the image data IDAT of a Bayer pattern into a YUV format or an RGB format), and performs image processing to improve image quality, such as noise removal, brightness adjustment, and sharpness adjustment.

実施形態において、イメージ信号処理器(ISP)20aは、ホワイトバランシング(white balancing)、デノイジング(denoising)、デモザイキング(demosaicking)、レンズシェーディング(lenz shading)、ガンマ補正(gamma correction)、エッジ検出(edge detection)、鮮明度改善、ノイズ低減処理、ゲイン調整、波形整形化処理、補間(interpolation)処理、エッジ強調(edge enhancement)処理、ビニング(binning)のような、イメージデータIDATの歪曲を除去し、アルゴリズム性能を高めるための事前処理作業を実行する。 In an embodiment, the image signal processor (ISP) 20a performs pre-processing operations to remove distortions from the image data IDAT and improve algorithm performance, such as white balancing, denoising, demosaicking, lens shading, gamma correction, edge detection, sharpness improvement, noise reduction, gain adjustment, waveform shaping, interpolation, edge enhancement, and binning.

イメージ信号処理器(ISP)20aにおいて、前処理がなされることにより、イメージデータIDATのアフターケア速度は向上する。
イメージセンサ10a及びイメージ信号処理器(ISP)20aは、カメラモジュール15aと称される。
一実施形態において、イメージ信号処理器(ISP)20aは、空間効率性のために、イメージセンサ10a外部にも具備され、処理速度の向上のために、イメージセンサ10aの内部にも含まれる。
本発明においては、説明の便宜のために、イメージ信号処理器(ISP)20aがアプリケーションプロセッサ30aと別途に具備されるように説明したが、それに制限されるものではない。
例えば、イメージ信号処理器(ISP)20aは、別途のハードウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの結合として構成されるものではなく、アプリケーションプロセッサ30aの下部構成としても存在し得る。
The image signal processor (ISP) 20a performs pre-processing, thereby improving the aftercare speed of the image data IDAT.
Image sensor 10a and image signal processor (ISP) 20a are referred to as a camera module 15a.
In one embodiment, an image signal processor (ISP) 20a is included both external to image sensor 10a for space efficiency and internal to image sensor 10a for increased processing speed.
For the sake of convenience, the present invention has been described assuming that the image signal processor (ISP) 20a is provided separately from the application processor 30a, but the present invention is not limited thereto.
For example, the image signal processor (ISP) 20a may exist as a sub-component of the application processor 30a, rather than being configured as separate hardware or a combination of hardware and software.

アプリケーションプロセッサ30aは、電子装置1aの全般的な動作を制御し、アプリケーションプログラム、オペレーションシステムなどを駆動するシステムオンチップ(SoC)として提供される。
アプリケーションプロセッサ30aは、イメージ信号処理器(ISP)20aの動作を制御し、イメージ信号処理器(ISP)20aで生成される変換されたイメージデータを、ディスプレイ装置50aに提供したり、ストレージ装置60a内に保存したりする。
The application processor 30a is provided as a system-on-chip (SoC) that controls the overall operation of the electronic device 1a and runs application programs, an operation system, and the like.
The application processor 30a controls the operation of the image signal processor (ISP) 20a, and provides converted image data generated by the image signal processor (ISP) 20a to the display device 50a or stores it in the storage device 60a.

ワーキングメモリ40aは、アプリケーションプロセッサ30aが処理したり実行したりするプログラム及び/又はデータを保存する。
ストレージ装置60aは、NANDフラッシュメモリ、抵抗性メモリのような不揮発性メモリ装置として具現され、例えば、ストレージ装置60aは、メモリカード(MMC(multimedia card)、eMMC(embedded multimedia card)、SD(secure digital)カード、microSDカード)などとして提供される。
The working memory 40a stores programs and/or data that are processed or executed by the application processor 30a.
The storage device 60a may be implemented as a non-volatile memory device such as a NAND flash memory or a resistive memory. For example, the storage device 60a may be provided as a memory card (such as a multimedia card (MMC), embedded multimedia card (eMMC), secure digital (SD) card, microSD card, etc.).

ストレージ装置60aは、イメージ信号処理器(ISP)20aのイメージ処理動作を制御する実行アルゴリズムに関するデータ及び/又はプログラムを保存し、イメージ処理動作が実行されるとき、データ及び/又はプログラムが、ワーキングメモリ40aにローディングされる。
例えば、ワーキングメモリ40a又はストレージ装置60aは、不揮発性メモリとしてROM(read only memory)、フラッシュメモリ、PRAM(phase change random access memory)、MRAM(magnetic random access memory)、RRAM(resistive random access memory)、FeRAM(ferroelectric random access memory)などを含み得、揮発性メモリとして、SRAM(static random access memory)、DRAM(dynamic random access memory)を含み得るが、前述の例示に制限されるものではない。
The storage device 60a stores data and/or programs relating to the execution algorithms that control the image processing operations of the image signal processor (ISP) 20a, and the data and/or programs are loaded into the working memory 40a when the image processing operations are performed.
For example, the working memory 40a or the storage device 60a may include, as non-volatile memory, a read only memory (ROM), a flash memory, a phase change random access memory (PRAM), a magnetic random access memory (MRAM), a resistive random access memory (RRAM), a ferroelectric random access memory (FeRAM), etc., and as volatile memory, a static random access memory (SRAM), a dynamic random access memory (DRAM), etc., but are not limited to the above examples.

ユーザインターフェース70aは、キーボード、カーテンキーパネル、タッチパネル、指紋センサ、マイクのように、ユーザ入力を受信することができる多様な装置によって具現される。
ユーザインターフェース70aは、ユーザ入力を受信し、受信したユーザ入力に対応する信号をアプリケーションプロセッサ30aに提供する。
無線送受信部80aは、モデム81a、トランシーバ82a、及びアンテナ83aを含む。
The user interface 70a may be implemented by a variety of devices capable of receiving user input, such as a keyboard, a curtain key panel, a touch panel, a fingerprint sensor, or a microphone.
The user interface 70a receives user input and provides signals corresponding to the received user input to the application processor 30a.
The wireless transmitting/receiving unit 80a includes a modem 81a, a transceiver 82a, and an antenna 83a.

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. Various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.

30、1000 電子装置
31 プロセッサ
32、1146 メモリ
33 ストレージ装置
34、100、1142 イメージセンサ
35 入出力装置
36 電源供給器
110 ピクセルアレイ
120 ロウデコーダ
130、1144 制御ロジック
140 ランプ生成器
150 リードアウト回路
151 相関二重サンプリング回路
153 アナログ・デジタルコンバータ回路
155 バッファ
1100a、1100b、1100c カメラモジュール
1130 アクチェエータ
1140 イメージセンシング装置
1147 較正データ
1150 ストレージ
30, 1000 Electronic device 31 Processor 32, 1146 Memory 33 Storage device 34, 100, 1142 Image sensor 35 Input/output device 36 Power supply 110 Pixel array 120 Row decoder 130, 1144 Control logic 140 Ramp generator 150 Readout circuit 151 Correlated double sampling circuit 153 Analog-to-digital converter circuit 155 Buffer 1100a, 1100b, 1100c Camera module 1130 Actuator 1140 Image sensing device 1147 Calibration data 1150 Storage

Claims (17)

複数のピクセルグループを含むピクセルアレイにおいて、
前記複数のピクセルグループそれぞれは、2×2行列で配列された複数のカラーピクセルを含み、
前記複数のカラーピクセルそれぞれは、(m)×(n)行列(m及びnは、2以上の自然数)で配列され、同じ波長帯域の光をセンシングする複数のサブピクセルを含み、
前記複数のサブピクセルは、位相を検出する位相検出ピクセル及びイメージをセンシングするセンシングピクセルを含み、
前記複数のカラーピクセルは、第1対角線方向に隣接して配置される第1カラーピクセル及び第2カラーピクセルを含み、
前記第1カラーピクセルに含まれた第1位相検出ピクセルの前記第1カラーピクセル内での位置は、前記第2カラーピクセルに含まれた第2位相検出ピクセルの前記第2カラーピクセル内での位置と同一であることを特徴とするピクセルアレイ。
In a pixel array including a plurality of pixel groups,
Each of the plurality of pixel groups includes a plurality of color pixels arranged in a 2×2 matrix ;
Each of the plurality of color pixels includes a plurality of sub-pixels arranged in an (m)×(n) matrix (m and n are natural numbers equal to or greater than 2) and sensing light of the same wavelength band;
The plurality of sub-pixels include a phase detection pixel that detects a phase and a sensing pixel that senses an image,
The plurality of color pixels include a first color pixel and a second color pixel adjacently arranged in a first diagonal direction,
A pixel array, characterized in that a position of a first phase detection pixel included in the first color pixel within the first color pixel is the same as a position of a second phase detection pixel included in the second color pixel within the second color pixel .
前記位相検出ピクセルは、前記複数のカラーピクセルそれぞれの事前に定められた位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。 The pixel array of claim 1, wherein the phase detection pixels are disposed at predetermined positions of each of the plurality of color pixels. 前記複数のカラーピクセルは、第2対角線方向に隣接して配置される第3カラーピクセル及び第4カラーピクセルをさらに含み、
前記第1カラーピクセルに含まれる前記第1位相検出ピクセルは、前記第3カラーピクセルに含まれる第3位相検出ピクセルと隣接していることを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。
The plurality of color pixels further includes a third color pixel and a fourth color pixel adjacent to each other in a second diagonal direction ,
2. The pixel array of claim 1, wherein the first phase detection pixel included in the first color pixel is adjacent to a third phase detection pixel included in the third color pixel.
前記第1位相検出ピクセル及び前記第3位相検出ピクセルは、1つのマイクロレンズを共有することを特徴とする請求項3に記載のピクセルアレイ。 The pixel array of claim 3 , wherein the first phase detection pixel and the third phase detection pixel share a single microlens. 前記複数のカラーピクセルは、第2対角線方向に隣接して配置される第3カラーピクセル及び第4カラーピクセルをさらに含み、
前記複数のピクセルグループは、第1方向に隣接した第1ピクセルグループ及び第2ピクセルグループを含み、
前記第1ピクセルグループに含まれた前記第2カラーピクセルに含まれる前記第2位相検出ピクセルは、前記第2ピクセルグループに含まれた前記第4カラーピクセルに含まれる第4位相検出ピクセルと隣接していることを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。
The plurality of color pixels further includes a third color pixel and a fourth color pixel adjacent to each other in a second diagonal direction,
The plurality of pixel groups includes a first pixel group and a second pixel group adjacent to each other in a first direction,
2. The pixel array of claim 1, wherein the second phase detection pixel included in the second color pixel included in the first pixel group is adjacent to a fourth phase detection pixel included in the fourth color pixel included in the second pixel group.
前記複数のカラーピクセルは、第2対角線方向に隣接して配置される第3カラーピクセル及び第4カラーピクセルをさらに含み、
前記第1カラーピクセルに含まれた前記第1位相検出ピクセルの前記第1カラーピクセル内における位置は、前記第3カラーピクセルに含まれた第3位相検出ピクセルの前記第3カラーピクセル内における位置と対称的な位置にあることを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。
The plurality of color pixels further includes a third color pixel and a fourth color pixel adjacent to each other in a second diagonal direction,
2. The pixel array of claim 1 , wherein a position of the first phase detection pixel included in the first color pixel is symmetrical to a position of a third phase detection pixel included in the third color pixel in the third color pixel.
前記位相検出ピクセルに隣接した前記サブピクセルから、前記位相検出ピクセルに誘発されるクロストークの量は、カラーピクセルごとに同一であることを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。 2. The pixel array of claim 1, wherein an amount of crosstalk induced to the phase detection pixel from the sub-pixels adjacent to the phase detection pixel is the same for each color pixel. 前記複数のカラーピクセルは、第1グリーンピクセル、レッドピクセル、ブルーピクセル、及び第2グリーンピクセルを含むことを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。 The pixel array of claim 1, wherein the plurality of color pixels includes a first green pixel, a red pixel, a blue pixel, and a second green pixel. 前記複数のカラーピクセルは、第2対角線方向に隣接して配置される第3カラーピクセル及び第4カラーピクセルをさらに含み、
前記複数のカラーピクセルそれぞれは、各カラーピクセル内で対称になる位置に配置される少なくとも2つの前記位相検出ピクセルを含み、
前記第1カラーピクセルは、前記第1位相検出ピクセル及び第5位相検出ピクセルを含み、
前記第2カラーピクセルは、前記第2位相検出ピクセル及び第6位相検出ピクセルを含み、
前記第3カラーピクセルは、第3位相検出ピクセル及び第7位相検出ピクセルを含み、
前記第4カラーピクセルは、第4位相検出ピクセル及び第8位相検出ピクセルを含み、
前記第1位相検出ピクセル、前記第6位相検出ピクセル、前記第3位相検出ピクセル及び前記第8位相検出ピクセルは、互いに隣接していることを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。
The plurality of color pixels further includes a third color pixel and a fourth color pixel adjacent to each other in a second diagonal direction,
Each of the plurality of color pixels includes at least two of the phase detection pixels arranged symmetrically within each color pixel;
the first color pixels include the first phase detection pixel and a fifth phase detection pixel ;
the second color pixels include the second phase detection pixel and a sixth phase detection pixel ;
the third color pixel includes a third phase detection pixel and a seventh phase detection pixel ;
the fourth color pixel includes a fourth phase detection pixel and an eighth phase detection pixel;
The pixel array of claim 1 , wherein the first phase detection pixel, the sixth phase detection pixel, the third phase detection pixel, and the eighth phase detection pixel are adjacent to each other.
前記第1位相検出ピクセル、前記第6位相検出ピクセル、前記第3位相検出ピクセル及び前記第8位相検出ピクセルは、1つのマイクロレンズを共有することを特徴とする請求項9に記載のピクセルアレイ。 The pixel array of claim 9 , wherein the first phase detection pixel, the sixth phase detection pixel, the third phase detection pixel, and the eighth phase detection pixel share one microlens. 前記位相検出ピクセルは、メタルシールドタイプであることを特徴とする請求項1に記載のピクセルアレイ。 The pixel array of claim 1, characterized in that the phase detection pixel is a metal shield type. それぞれ同じ波長帯域の光をセンシングする複数のサブピクセルを含み、行列で配列された複数のカラーピクセルを含むピクセルアレイと、
複数のカラムラインを介し、前記ピクセルアレイから受信されるセンシング信号を二進データに変換するように構成されたリードアウト回路と、
複数のロウラインを介し、前記ピクセルアレイがロウごとに、前記センシング信号を出力するように制御するロウ選択信号を生成するように構成されたロウデコーダと、
前記ロウデコーダ及び前記リードアウト回路を制御するように構成された制御ロジックと、を有し、
前記複数のカラーピクセルそれぞれに含まれた前記複数のサブピクセルは、位相を検出する位相検出ピクセル及びイメージをセンシングするセンシングピクセルを含み、
前記複数のカラーピクセルは、第1対角線方向に隣接して配置される第1カラーピクセル及び第2カラーピクセルを含み、
前記第1カラーピクセルに含まれた第1位相検出ピクセルの前記第1カラーピクセル内での位置は、前記第2カラーピクセルに含まれた第2位相検出ピクセルの前記第2カラーピクセル内での位置と同一であることを特徴とするイメージセンサ。
a pixel array including a plurality of color pixels arranged in a matrix , each of the color pixels including a plurality of sub-pixels sensing light of the same wavelength band ;
a readout circuit configured to convert sensing signals received from the pixel array via a plurality of column lines into binary data;
a row decoder configured to generate a row selection signal for controlling the pixel array to output the sensing signal on a row-by-row basis via a plurality of row lines;
and control logic configured to control the row decoder and the readout circuit ;
The plurality of sub-pixels included in each of the plurality of color pixels include a phase detection pixel that detects a phase and a sensing pixel that senses an image,
The plurality of color pixels include a first color pixel and a second color pixel adjacently arranged in a first diagonal direction,
a position of a first phase detection pixel included in the first color pixel within the first color pixel is the same as a position of a second phase detection pixel included in the second color pixel within the second color pixel .
前記複数のカラーピクセルは、第2対角線方向に隣接して配置される第3カラーピクセル及び第4カラーピクセルをさらに含み、
前記第1位相検出ピクセルは、前記第3カラーピクセルに含まれた第3位相検出ピクセルと隣接していることを特徴とすることを特徴とする請求項12に記載のイメージセンサ。
The plurality of color pixels further includes a third color pixel and a fourth color pixel adjacent to each other in a second diagonal direction,
13. The image sensor of claim 12 , wherein the first phase detection pixel is adjacent to a third phase detection pixel included in the third color pixel .
前記位相検出ピクセルは、前記複数のカラーピクセルそれぞれに一つずつ配置されることを特徴とする請求項12に記載のイメージセンサ。 The image sensor of claim 12 , wherein the phase detection pixels are disposed one for each of the plurality of color pixels. それぞれ同じ波長帯域の光をセンシングする複数のサブピクセルを含み、行列で配列された複数のカラーピクセルを含み、前記複数のカラーピクセルそれぞれは、事前に定められた位置に配置される位相検出ピクセルを含むピクセルアレイと、
複数のカラムラインを介し、前記ピクセルアレイから受信されるセンシング信号を二進データに変換するように構成されたリードアウト回路と、
複数のロウラインを介し、前記ピクセルアレイがロウごとに、前記センシング信号を出力するように制御するロウ選択信号を生成するように構成されたロウデコーダと、
前記ロウデコーダ及び前記リードアウト回路を制御し、モード信号に基づき、前記センシング信号の出力方式を変更するように構成された制御ロジックと、を有し、
前記複数のカラーピクセルは、第1対角線方向に配置される第1カラーピクセル及び第2カラーピクセルを含み、
前記第1カラーピクセルに含まれた第1位相検出ピクセルの前記第1カラーピクセル内での位置は、前記第2カラーピクセルに含まれた第2位相検出ピクセルの前記第2カラーピクセル内での位置と同一であることを特徴とするイメージセンサ。
a pixel array including a plurality of color pixels arranged in a matrix , each of the color pixels including a plurality of sub-pixels sensing light of the same wavelength band , the color pixels each including a phase detection pixel disposed at a predetermined position;
a readout circuit configured to convert sensing signals received from the pixel array via a plurality of column lines into binary data;
a row decoder configured to generate a row selection signal for controlling the pixel array to output the sensing signal on a row-by-row basis via a plurality of row lines;
a control logic configured to control the row decoder and the readout circuit and change an output method of the sensing signal based on a mode signal ;
The plurality of color pixels include a first color pixel and a second color pixel arranged in a first diagonal direction,
a position of a first phase detection pixel included in the first color pixel within the first color pixel is the same as a position of a second phase detection pixel included in the second color pixel within the second color pixel .
前記モード信号は、第1モード又は第2モードを指示し、
前記ピクセルアレイは、前記第1モードに基づき、前記複数のサブピクセルそれぞれから前記センシング信号を出力し、前記第2モードに基づき、前記複数のサブピクセルのセンシング結果を合算して出力することを特徴とする請求項15に記載のイメージセンサ。
the mode signal indicates a first mode or a second mode;
16. The image sensor of claim 15, wherein the pixel array outputs the sensing signal from each of the plurality of sub-pixels according to the first mode, and outputs a sum of sensing results of the plurality of sub-pixels according to the second mode .
前記複数のカラーピクセルは、第2対角線方向に隣接して配置される第3カラーピクセル及び第4カラーピクセルをさらに含み、
前記第1位相検出ピクセルは、前記第3カラーピクセルに含まれた第3位相検出ピクセルと隣接していることを特徴とすることを特徴とする請求項15に記載のイメージセンサ。
The plurality of color pixels further includes a third color pixel and a fourth color pixel adjacent to each other in a second diagonal direction,
16. The image sensor of claim 15 , wherein the first phase detection pixel is adjacent to a third phase detection pixel included in the third color pixel .
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114449137B (en) * 2020-11-02 2025-06-13 北京小米移动软件有限公司 Filter structure, shooting method, device, terminal and storage medium
US12376390B2 (en) * 2021-05-31 2025-07-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor having a color pixel group configured to sense a color different from RGB colors
US12219271B2 (en) * 2021-11-08 2025-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor, application processor and image sensing device
US20230395626A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Omnivision Technologies, Inc. Hybrid image pixels for phase detection auto focus
CN115278127A (en) * 2022-07-25 2022-11-01 Oppo广东移动通信有限公司 Image sensor, camera and electronic device
KR20240015496A (en) * 2022-07-27 2024-02-05 삼성전자주식회사 Image sensor and electronic apparatus including the image sensor
US12568705B2 (en) * 2022-09-23 2026-03-03 Apple Inc. Phase detection autofocus pixel
JP7496406B1 (en) 2022-12-21 2024-06-06 ゼタテクノロジーズ株式会社 Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
US12399344B2 (en) * 2023-04-28 2025-08-26 Meta Platforms Technologies, Llc Active defocus for display assembly
KR20250122921A (en) * 2024-02-07 2025-08-14 삼성전자주식회사 Image sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010160313A (en) 2009-01-08 2010-07-22 Sony Corp Imaging element and imaging apparatus
JP2011191905A (en) 2010-03-12 2011-09-29 Hitachi Automotive Systems Ltd Stereo camera device
US20120193515A1 (en) 2011-01-28 2012-08-02 Gennadiy Agranov Imagers with depth sensing capabilities
JP2013093554A (en) 2011-10-03 2013-05-16 Canon Inc Image sensor and imaging device
WO2020137259A1 (en) 2018-12-28 2020-07-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
US20200314362A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and operation method thereof

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8068153B2 (en) 2009-03-27 2011-11-29 Omnivision Technologies, Inc. Producing full-color image using CFA image
JP5982751B2 (en) 2011-08-04 2016-08-31 ソニー株式会社 Image processing apparatus, image processing method, and program
WO2013070942A1 (en) 2011-11-08 2013-05-16 Rambus Inc. Image sensor sampled at non-uniform intervals
CN104769932B (en) * 2012-11-05 2018-01-23 富士胶片株式会社 Image processing apparatus, camera device, image processing method and program
JP6233188B2 (en) * 2013-12-12 2017-11-22 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic device
KR102128467B1 (en) * 2014-01-09 2020-07-09 삼성전자주식회사 Image sensor and image photograph apparatus including image sensor
CN107004685B (en) * 2014-12-18 2022-06-14 索尼公司 Solid-state imaging device and electronic apparatus
US9729806B2 (en) 2015-01-06 2017-08-08 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with phase detection pixels
US9749556B2 (en) * 2015-03-24 2017-08-29 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems having image sensor pixel arrays with phase detection capabilities
US9804357B2 (en) 2015-09-25 2017-10-31 Qualcomm Incorporated Phase detection autofocus using masked and unmasked photodiodes
KR102398667B1 (en) * 2017-06-05 2022-05-16 삼성전자주식회사 Image sensor including phase detection pixel
US10440301B2 (en) * 2017-09-08 2019-10-08 Apple Inc. Image capture device, pixel, and method providing improved phase detection auto-focus performance
KR102545173B1 (en) * 2018-03-09 2023-06-19 삼성전자주식회사 A image sensor phase detection pixels and a image pickup device
US11367743B2 (en) * 2019-10-28 2022-06-21 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with shared microlens between multiple subpixels

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010160313A (en) 2009-01-08 2010-07-22 Sony Corp Imaging element and imaging apparatus
JP2011191905A (en) 2010-03-12 2011-09-29 Hitachi Automotive Systems Ltd Stereo camera device
US20120193515A1 (en) 2011-01-28 2012-08-02 Gennadiy Agranov Imagers with depth sensing capabilities
JP2013093554A (en) 2011-10-03 2013-05-16 Canon Inc Image sensor and imaging device
WO2020137259A1 (en) 2018-12-28 2020-07-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
US20200314362A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and operation method thereof

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